La 1re chaire industrielle au sein du projetd’IdexLyona, ROAD4CAT (RatiOnAl Design for CATalysis), associe depuis juin 2018 IFPEN et le laboratoire de Chimie de l’ENS de Lyon(1). Son titulaire Pascal Raybaud, chercheur de la direction Catalyse, Biocatalyse et Séparation, y délivre en particulier des cours magistraux de niveau Master sur les thématiques concernées.
La stratégie scientifique de la chaire propose une approche de recherche innovante sur la chimie computationnelle au niveau quantique, appliquée à la conception rationnelle de catalyseurs hétérogènes ainsi qu’à la compréhension fine (à l’échelle atomique) des mécanismes à l’oeuvre, depuis leur préparation (genèse des phases actives) jusqu’à leur fonctionnement (propriétés clés) en conditions réactionnelles. Les travaux mobiliseront dix chercheurs des équipes partenaires (IFPEN, ENSL, UCBL, CNRS), quatre doctorants et cinq post-doctorants, sur cinq ans.
Les travaux en cours des deux premiers doctorants et des deux premiers post-postdoctorants ont fourni des résultats prometteurs qui feront l’objet de publications scientifiques :
• par la simulation quantique de propriétés structurales, électroniques et spectroscopiques, il devient possible de mieux comprendre la phase
amorphe MoS3 (figure), intermédiaire clé des mécanismes d’activation de la phase MoS2, laquelle est susceptible d’être employée en réaction d’hydrodésulfuration, en photoréduction du CO2 ou en réaction d’évolution de l’hydrogène ;
• l’interaction d’additifs inorganiques avec le support alumine-gamma employé pour les catalyseurs industriels est décrite par une approche combinée modélisation quantique - spectroscopie RMN ;
• l’emploi de méthodes quantiques avancées permet aussi une meilleure prédiction des propriétés optiques et des mobilités des charges au sein de matériaux oxysulfures de molybdène. La piste des carburants solaires, produits par photocatalyse, est ainsi explorée.
Cette recherche aura une portée environnementale et sociétale liée à l’amélioration de l’éco-efficience des procédés catalytiques et à l’économie d’atomes métalliques engagés dans les catalyseurs.
a - Institut d’excellence, ANR-16-IDEX-0005.
(1) Rapport d’activité 2018 d’IFPEN, page 35.
Contact scientifique : Pascal Raybaud
