04. Catalyse et milieux non-conventionnels (E4)

EQUIPE « CATALYSE ET MILIEUX NON-CONVENTIONNELS »

Responsable de l’équipe : Christophe Coutanceau – Professeur Université de Poitiers.

Co-Leader : Karine de Oliveira Vigier Maître de Conférence Université de Poitiers.

 

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Présentation de l’équipe E4

 

ISGC2015

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Contexte général des recherches

La catalyse hétérogène occupe une place primordiale dans les procédés industriels essentiellement en raison de la stabilité des catalyseurs solides mis en œuvre et de la récupération aisée des produits de la réaction permettant de développer, à grande échelle, des procédés continus ou semi-continus. L’introduction progressive du carbone renouvelable (biomasse, CO2, déchets) dans les procédés chimiques, la variabilité des matières premières (fossile et/ou renouvelable) ainsi que l’intensification des procédés ont radicalement changé le visage de la catalyse qui doit faire face aujourd’hui à de nouveaux verrous scientifiques et technologiques. En particulier, la préparation et la caractérisation de catalyseurs adaptés à ces nouvelles matières premières, la recherche et l’utilisation de milieux réactionnels alternatifs, l’élucidation et la prédiction des mécanismes réactionnels à l’échelle moléculaire et la caractérisation in situ de l’interaction catalyseur solide/milieu réactionnel/réactifs en temps réel font partie des grands défis de la catalyse moderne.

Stratégie de l’équipe

La stratégie de l’équipe consiste à mettre en œuvre des réactions catalytiques en milieux non-conventionnels afin d’en améliorer le rendement et/ou la sélectivité. Le contrôle possible de l’activation des catalyseurs et de l’orientation des réactions catalytiques par la nature du milieu réactionnel est une approche prometteuse qui doit permettre de développer des concepts originaux pour 1) adapter durablement les catalyseurs actuels aux nouvelles matières premières et à leur variabilité, et 2) proposer des solutions catalytiques innovantes et économiquement viables. Souvent négligé, le milieu réactionnel dans lequel évolue un catalyseur peut directement influencer les étapes élémentaires d’un cycle catalytique à l’échelle moléculaire et modifier ainsi l’activité et/ou la sélectivité des catalyseurs. Ainsi, comprendre comment le milieu peut stabiliser/déstabiliser des intermédiaires réactionnels, comment le milieu peut faciliter le déplacement d’un équilibre thermodynamique, comment le milieu peut favoriser la formation d’espèces actives en surface des catalyseurs, et plus généralement comment l’acte catalytique peut être assisté par le milieu, sont autant de questions fondamentales étudiées par l’équipe.

Le milieu, au sens où nous l’entendons peut être de nature purement chimique (eutectiques profonds, liquides ioniques bio-inspirés, milieux fluorant, milieux sulfurant/désulfurant, etc…) et/ou être associé à des contraintes physiques telles que le champ électrique (plasma non-thermique), le potentiel d’électrode (électrocatalyse), les micro-ondes et plus récemment les ultrasons. Dans tous les cas, une synergie est recherchée entre ces milieux et les catalyseurs afin de proposer de nouveaux concepts scientifiques pour l’activation sélective de liaisons carbone-hétéroatome (C-X avec X = O, S, Cl) et hétéroatome-hydrogène (X-H avec X = O, N, F). La spécificité et la force de l’équipe résident dans la multidisciplinarité de ses membres qui permet une approche originale et innovante des thèmes de recherche abordés. Le développement de ces nouveaux concepts (nouveaux catalyseurs, nouvelles réactions, nouveaux procédés) doit favoriser l’émergence de nouveaux procédés catalytiques, d’accroitre les performances des procédés actuels (économie d’énergie, d’atome, etc.) et/ou de déboucher sur des innovations importantes pour la production de nouvelles molécules, et de matériaux, afin de contribuer au maintien d’une Chimie durable. Ces objectifs ne peuvent être atteints que par la mise en commun des compétences multiples présentes au sein de notre équipe.

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De manière à atteindre les différents objectifs recherchés, l’équipe s’appuie sur des compétences complémentaires dans le domaine de la détermination des mécanismes et dans la recherche de catalyseurs dédiés à ces milieux.

La détermination des mécanismes réactionnels est cruciale pour comprendre et contrôler l’influence du milieu non-conventionnel sur le déroulement d’un cycle catalytique que cela soit à l’échelle moléculaire ou supramoléculaire. Pour atteindre ces objectifs, l’équipe s’appuie sur un savoir-faire reconnu dans le domaine des réactions modèles, de la modélisation et de la caractérisation in situ.

La nature des réactions, des réactifs et des milieux étudiés confrontent l’équipe à des défis majeurs dans le domaine de la conception et de l’élaboration de matériaux catalytiques dédiés. Dans ce contexte, l’équipe s’intéresse depuis quelques années à de nouvelles méthodes de synthèse de matériaux à matrice minérale, organique (polymères, carbones) et hybrides inorganiques-organiques impliquant l’utilisation de nouveaux solvants (liquides ioniques bio-inspirés, eutectiques profonds, …) couplée ou non à des techniques d’activation physique (micro-onde, ultrasons, plasma non-thermique, ….). La stratégie développée repose sur une démarche à caractère fondamental et interdisciplinaire des processus d’élaboration des matériaux catalytiques fonctionnels, intégrant pleinement la notion de durabilité (dont l’utilisation de précurseurs et/ou gabarits biosourcés), tout en permettant également de répondre aux différentes sollicitations du monde industriel.

L’ensemble de ces compétences permette à l’équipe de créer de l’innovation dans les domaines du carbone renouvelable (biomasse, CO2, biogaz, déchets) et dans l’optimisation des procédés basés sur l’utilisation du carbone fossile. Ainsi, les travaux les plus prometteurs de l’équipe concernent :

  • la déconstruction des biopolymères,
  • l’activation de polyols,
  • l’activation de molécules récalcitrantes (CO2, CH4),
  • la plateforme furanique,
  • les réactions d’échange chlore-fluor
  • les réactions d’hydrotraitement.

Les recherches réalisées ont permis à l’équipe de tisser un réseau important de collaborations nationales et internationales, avec des équipes de recherche académiques ou industrielles.

The Team Catalysis and unconventional media

Grégory Chatel est le dernier chercheur recruté de l’équipe.

Dr. Gregory Chatel received his master’s degree from the University of Savoie (France) in 2009 and his doctoral degree from the University of Grenoble (France) in 2012 (“Ionic liquids and ultrasound assisted epoxidation of olefins: a green and synergic combination”). In 2013, Dr. Chatel joined Prof. Robin D. Rogers’ Group at The University of Alabama (Center for Green Manufacturing) as a postdoctoral research fellow. His research is focused on the application of ionic liquids in Green Chemistry, separation and biomass processing. Dr. Chatel joined the Institut de Chimie des Milieux et Matériaux of the University of Poitiers (“Catalysis and non-conventional media” team) in September 2013 as an Assistant Professor to develop a biomass valorization program based on non-conventional media/techniques (ultrasound).

Personnel permanent de l’équipe E4

Au 10/12/2013

Nom Prénom Fonction Contact
BACHMAN Christian MdC-SFA Fiche
BARANTON Stève MdC-SFA Fiche
BARRAULT Joël DR-CNRS Fiche
BATIOT-DUPEYRAT Catherine Pr-IUT Fiche
BRUNET Sylvette CR-CNRS Fiche
CELERIER Stéphane CR-CNRS Fiche
CHATEL Grégory MC-SFA Fiche
COUTANCEAU Christophe Pr-SFA Fiche
FOURRE Elodie CR-CNRS Fiche
FRAPPER Gilles MC-SFA Fiche
JEROME François DR-CNRS Fiche
De OLIVEIRA-VIGIER Karine MC-SFA Fiche
RICHARD Frédéric DR-CNRS Fiche
TATIBOUËT Jean-Michel DR-CNRS Fiche
VALANGE Sabine MC-ENSIP Fiche
Salle de réunions Bât ENSIP Tel : 05.49.45.41.54
AYRAULT Philippe Ingénieur d’études-ENSIP Fiche
DOREAU Karine Adjoint administratif Fiche
VILETTE Morgane AT(50%)-SFA Fiche
WIETTHOFF Dimitri AT(50%)-ENSIP Fiche

Personnel non permanent de l’équipe E4

Au 10/12/2013

Nom Prénom Contact
MACIUCA Alina ATER
LIU Fei Post-doc
ASTRUC Arnaud Doctorant
BESSIERE Guillaume Doctorant
BOISSOU Florent Doctorant Fiche
BRIOULLET Soizic Doctorant Bourse Poitou-Charentes Fiche
GAY Julien Doctorant Fiche
LOMONACO Clément Doctorant
RODRIGUES Anthony Doctorant
SAYOUD Nassim Doctorant – Erasmus
YAP David Doctorant Fiche
ZALINEEVA Anna Doctorante Fiche
AUDEMAR Maïté Doctorante
TOUHATI Houcine Doctorant
NORSIC Caroline Doctorante
AKRI Mohcin Doctorant Co-tutelle Maroc
LANKIANG Styven Doctorant
DRU Delphine Doctorante

Voir les propositions de stages de l’équipe.

Green Chemistry April 2013

La Chimie Verte par Karine Vigier par IC2MP

Sarah Ruthven, Rédactrice en chef de Green Chemistry, Paul Anastas, Karine Vigier (IC2MP), François-Jérôme (IC2MP).

Sarah Ruthven, Paul Anastas, Karine Vigier, Francois Jerome

Présentation du Pr. Christophe Coutanceau « La pile à combustible » aux 2èmes Rencontres de la chimie durable en Poitou-Charentes.

La pile a combustible Christophe Coutanceau 2013 par IC2MP

Le Symposium International de chimie Verte se tiendra à La Rochelle du 3 au 7 mai 2015.

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