Voici le descriptif du projet:

    Ce projet entre partenaires académiques et industriels a pour but de travailler à l’interface entre recherche fondamentale et recherche appliquée. Des aspects importants de la recherche appliquée, par exemple la disponibilité des ressources, la possibilité d’industrialisation, la performance à long terme, seront intégrées dès le début dans le projet. D’un point de vue scientifique, le projet étudie l’impact de la microstructure et des défauts des matériaux de support non stœchiométriques sur leur performance catalytique. En tant que réactions catalytiques, l’oxydation du CO et du CH4 seront principalement étudiées en tant que réactions modèles par des mécanismes suprafacial et intrafacial, impliquant l’oxygène de la surface et du réseau, respectivement. En particulier, des méthodes de synthèse de type « top-down » (fusion à l’arc électrique + broyage) et des approches « bottom-up » (gel de citrate, sel fondu, broyage contrôlé et pyrolyse par pulvérisation) seront utilisées pour préparer les matériaux de la famille (Sr, Ca) (Ti, Fe ) O3-x. Dans les deux cas, des défauts sont ainsi créés lors de la synthèse (broyage, additifs organiques, dopage Fe dans SrTiO3 et CaTiO3). Les premiers résultats montrent que malgré une très faible surface spécifique (<10 m2/g), une activité catalytique à basse température peut être observée pour les supports imprégnés de Pt de CaTiO3 dopés au Fe, de manière comparable à la cérine. Au vu de nos résultats préliminaires de son activité catalytique, le (Sr, Ca) (Ti, Fe) O3-x semble être un catalyseur très performant présentant un fort potentiel encore à développer. L’impact de différents niveaux de dopage Fe sur l’ordre de vacance des ions oxygène, la mobilité de l’oxygène et donc les performances catalytiques n’ont cependant pas été étudiés en détail.

    Dans ce projet, nous voulons élucider le rôle du support grâce à une caractérisation structurale détaillée, impliquant des installations à grande échelle (diffusion de neutrons, spectroscopie d’absorption de rayons X en operando) et des réactions d’échanges d’isotopes d’oxygène (couplées à la spectrométrie de masse, la spectroscopie Raman et la réaction pulsée). La nature polaire des joints de maclage de (Sr, Ca) (Ti, Fe) O3-x, ferroélastique et intrinsèquement non polaire, est censée avoir un effet important sur la performance catalytique. Nous visons donc à explorer une panoplie de méthodes de synthèse pour contrôler et optimiser la structure des micro et domaines, également en vue de l’ordre des défauts d’oxygène à courte et longue portée.

    Nous avons déjà développé de nouvelles techniques pour mieux comprendre les mécanismes de réaction catalytique, permettant de différencier entre la participation en surface et en « bulk » de l’oxygène et qui seront développées dans ce projet en tant que technique de laboratoire standard. Ce projet interdisciplinaire implique l’utilisation de techniques de laboratoire ainsi que d’une variété de techniques de caractérisation de pointe uniquement disponibles grâce aux grands instruments.

    Le projet relie l’utilisation des méthodes catalytiques et analytiques performantes avec le but d’optimiser des propriétés des matériaux afin de satisfaire aux besoins industriels. Ceci implique l’utilisation de nouveaux concepts dans l’approche de synthèse de matériaux, avec une approche de synergie originale entre la réactivité à l’état solide du matériau et ses propriétés en catalyse hétérogène.