Surfaces et Environnement

Surfaces et Environnement

 

Le Thème Surfaces et Environnement centrera ses recherches sur l’étude des propriétés surfaciques d’un solide divisé, avec une attention particulière à l’entité « site », que ceci soit un site catalytique ou juste un site d’adsorption. Seront donc privilégiés les solides à haute surface spécifique, tels que les oxydes des éléments de transition préparés par chimie douce, les métaux supportés et les solides poreux (zéolithes et MOF’s). La technique d’analyse principale sera l’adsorption de molécules sondes suivies par spectroscopie infrarouge, avec une attention particulière au développement de nouvelles molécules, adaptés aux cas spécifiques d’analyse. Mais l’utilisation de techniques spectroscopiques complémentaires (comme le Raman, l’UV et autres), ainsi que de réactions test prendra de l’envergure.

Ces études fondamentales trouveront des applications naturelles dans le domaine de la chimie appliquée à la protection de l’environnement, notamment dans le traitement des émissions polluantes (NOx, SOx, COV, suies, …) issues de sources fixes ou mobiles, dans la purification de l’air, des fluides (par exemple, élimination de traces de CO et CO2 de l’hydrogène, PROX, …), dans la séparation des hydrocarbures, dans la génération de nouveaux vecteurs énergétiques propres tel l’hydrogène, dans la valorisation du CO2, etc. Pour cela, une importance particulière sera revêtue par les études en conditions operando, afin de se positionner au plus près des conditions réelles d’application des matériaux, pour pouvoir obtenir des informations pertinentes sur leur fonctionnement. En effet, l’activité principale dans le thème se positionnera autour de la compréhension du mécanisme de fonctionnement d’un matériau (catalytique, adsorbant ou autre) lors des procédés cités ci-dessus, afin d’en déterminer les sites actifs, les intermédiaires réactionnels, les étapes réactionnelles principales, les phénomènes de désactivation, … pour pouvoir, le cas échéant, suggérer des améliorations dans la formulation, voire engendrer de nouvelles familles de matériaux actifs. Ici encore, le développement méthodologique des techniques operando sera une préoccupation majeure des acteurs dans le thème : la résolution spatiale d’un solide mis en forme est désormais une réalité au LCS, mais elle doit être améliorée et étendue à d’autres classes de solides ; la résolution en temps à l’échelle de la milliseconde, voire de la microseconde, lors du suivi en ligne d’un phénomène catalytique est une nécessité urgente, qui peut se développer en parallèle d’une nouvelle classe de spectromètres IR dispersifs.

Ces activités, basées sur les compétences des membres du laboratoire en spectroscopie appliquée à la catalyse, marieront les études fondamentales propres à la science des surfaces et aux études mécanistiques avec les applications typiques des matériaux dans la protection de l’environnement, sur trame de fond de développement durable.