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Catalyse
Du nanomatériau à la réactivité du site active
Notre équipe développe et étudie des catalyseurs hétérogènes pour valoriser sélectivement le dioxyde de carbone (reformage à sec [1,2], carbonates cycliques [3]), la biomasse (lignine) ainsi que les déchets plastiques (polystyrène, polyéthylène [4]) pour la production de molécules d’intérêt. Un autre axe de recherche émergent concerne la vectorisation du dihydrogène via la formation d’ammoniac ou l’exploitation de liquides organiques porteurs d’hydrogène.
Nous regroupons de fortes compétences en catalyse acido-basique [5,6] et en catalyse métallique [1, 2, 7]. Forts de notre savoir-faire en matière d’ingénierie de surface et des outils dont nous disposons en matière de caractérisation des sites actifs, notre approche de la synthèse des matériaux catalytiques est raisonnée. Récemment, nous avons montré que nous pouvons exercer des contrôles poussés sur la dispersion métallique en jouant sur le mode de préparation des supports oxydes poreux [1] ou non [8], ou le mode d’introduction des métaux (utilisation d’hydroxyapatites [9], de MOFs [2], …). Nous avons également à notre actif différents exemples de synthèse de matériaux, parfois composites [7], dans lesquels il est possible de compartimenter ou non les phases actives en vue d’optimiser des processus en cascade [3]. Dans la majorité des cas, nous utilisons des métaux non nobles ou à défaut des systèmes bimétalliques pour lesquels nous disposons de compétences internes pour assurer le suivi des propriétés en conditions réelles ou proches (absorption X [10] et diffraction des RX), ainsi que pour caractériser les dispersions colloïdales qui peuvent entrer en jeu dans ces systèmes. Le Laboratoire a ré-investi récemment ses compétences en synthèse de carbures métalliques, comme substituts des métaux nobles, pour la valorisation de la biomasse. Nous réfléchissons également à l’exploitation de matériaux [11] ou de métaux récupérés de processus de dépollution pour fabriquer des catalyseurs.
Membres
- Frédéric Averseng
- Juliette Blanchard
- Souhir Boujday
- Xavier Carrier
- Guylene Costentin
- Laurent Delannoy
- Clément Guibert
- Claude Jolivalt
- Guillaume Laugel
- Franck Launay
- Yannick Millot
- Thomas Onfroy
- Helene Pernot
- Julien Reboul
- Cyril Thomas
- Axel Wilson
Plateformes et équipement
- Robots de synthèse
- Microonde de synthèse
- Physisorption (N2, CO2, Ar, Kr, hysteresis loop scanning)/chimisorption (H2, CO, O2, NH3, CO2, NOx), réduction en température programmée (H2-TPR)
- Chimisorption de molécules sondes (CO, NH3, NO, …) couplée FTIR
- ATG-SM
- Diffusion dynamique de la lumière (DDL)
- Mesure de potentiel zêta (via la mobilité électrophorétique et le potentiel ou le courant d’écoulement)
- Photoluminescence
- RPE bande X à onde continue
- FTIR, Raman (in-situ) pour caractérisation structurale et propriétés de surface
- Tests catalytiques pour caractérisation de l’acido-basicité
- Autoclaves pour réactions sous pression
- HPLC et GC (MS)Micro-réacteurs à lit fixe à pression atmosphérique ou sous pression
- Plateforme technique FCMatRMN solide (500 et 700 MHz avec sondes (Cryo-Sonde MAS (He), Haute vitesse (1.3 mm) Bas-gamma (29Si-87Sr), double et triple résonances) + spectromètre liquide (500 MHz) avec, en particulier, une sonde Prodigy (N2).
- XPS
- Microscopies électroniques
- Appareil XEUSS (Xenocs) de diffusion de rayons X aux petits/grands angles (SAXS/WAXS), muni de nombreux environnements pour échantillons
- D8 Discover (Bruker) équipé d’un d’une chambre operando XRK900 (Anton-Paar)
Publications
[1] O. Daoura et al., Applied Catalysis, B: Environmental 2021, 280, 119417 ; O. Daoura et al., ACS Appl. Nano Mater. 2022, 5, 18048.
[2] L. Karam et al., ChemCatChem 2019, 12, 373; L. Karam et al., Molecules 2019, 24, 4107.
[3] C. Carvalho Rocha et al., Journal of Catalysis 2016, 333, 29; M. Balas et al., Frontiers in Chemistry 2021, 9, 765108.
[4] S. Armenise et al., Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 2021, 158, 105265.
[5] M. Ben Osman et al., ChemCatChem 2019, 11, 1765.
[6] L. Lin et al., Catalysis Science & Technology 2019, 9, 6072.
[7] O. Ben Moussa et al., ACS Catal. 2018, 8, 6071.
[8] J.T. Miller et al., Journal of Physical Chemistry C 2021, 125, 25094.
[9] C. Reynaud et al., Inorganic Chemistry 2022, 61, 3296.
[10] R. Dalebout et al., ACS Catalysis 2022, 12, 6628 ; C. Chizallet et al. J. Catal. 2021, 394, 157.
[11] L. Karam et al., Mater. Adv. 2021, 2, 2750.