Catalyse hétérogène sur atomes de nickel isolés : surmonter l'obstacle de la faible teneur en atomes isolés – SACOCHE

Pour pouvoir étudier comment la réactivité de molécules est impactée par le caractère isolé de sites catalytiques à dispersion atomique, et in fine optimiser cette réactivité par une conception adéquate des catalyseurs, il faut réussir 1) à isoler les sites catalytiques de manière homogène, sans introduire de sites de nature différente, et en prévenant la possibilité de frittage sous conditions réactionnelles, et 2) à contrôler la densité surfacique de ces sites isolés, c-à-d à l'augmenter au maximum, si bénéfique. Les approches décrites jusqu'à présent pour amener des métaux actifs sur des supports (chimie organométallique de surface, échange ionique, sol-gel non hydrolytique) répondent parfois à la première des exigences ci-dessus, mais difficilement à la seconde, ou n'ont pas été suffisamment explorées à cet effet. La nouvelle approche « bottom-up » proposée dans le présent projet ANR-JCJC répond potentiellement aux deux exigences à la fois. Elle ouvrira la porte à un large éventail de nouvelles études sur les catalyseurs à atomes isolés dans de nombreuses applications catalytiques différentes, à des fins à la fois fondamentales et d'optimisation des performances. Le présent projet vise à contrôler les processus impliqués dans cette nouvelle approche au sein d'un premier catalyseur, l'hydroxyapatite substituée au Ni, et à exploiter cette nouvelle approche pour étudier et optimiser la réactivité d'une première molécule, le 1,3-butadiène, en conditions hydrogénantes. Le 1,3-butadiène est une impureté des flux d'alcènes industriels qui empoisonne les catalyseurs de polymérisation des alcènes, et qu’il s’agit d’éliminer par hydrogénation catalytique, en général sur Pd ou Pt supporté. Ni est un bon candidat pour remplacer ces métaux nobles. Le projet sera coordonné par la jeune chercheuse Dr. Josefine Schnee qui mettra en œuvre les approches de caractérisation in situ/operando requises dans son laboratoire d'accueil (LRS) et supervisera le doctorant qui sera embauché.