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.

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. 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 couplée ou non à des techniques d’activation physique.

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.