La greffe moléculaire ravive les catalyseurs - Thibault Alphazan, lauréat du Prix de thèse Yves Chauvin 2014

20 novembre 2014

Thibault Alphazan a reçu le Prix de thèse Yves Chauvin 2014, jeudi 20 novembre 2014, des mains de Hélène Olivier Bourbigou, Chef de département à IFPEN et Femme scientifique de l’année – Prix Irène Joliot-Curie, pour sa thèse intitulée :"Vers la conception moléculaire de catalyseurs d’hydrotraitement préparés à partir de précurseurs métallo-organiques".

La thèse conduite par Thibault Alphazan ouvre une voie d’amélioration significative des propriétés catalytiques des phases actives sulfures de tungstène (WS₂) promues par du nickel (NiWS) supportées sur silice-alumine amorphe (ASA) grâce à la mise en œuvre d’une méthode innovante de préparation.

Ces matériaux catalytiques représentent un enjeu crucial pour améliorer l’efficience de procédés d’hydrotraitement, lesquels sont essentiels pour faire face à l’évolution des normes environnementales sur les carburants et sont, de ce fait, au cœur des préoccupations des industriels du raffinage.

La méthode développée par Thibault Alphazan, directement inspirée de la chimie organométallique de surface (COMS), a permis de greffer des précurseurs moléculaires du W et Ni sur les surfaces du support ASA, et de contourner nombre de limitations actuelles des préparations conventionnelles, par un contrôle à l’échelle moléculaire de la genèse de la phase active.

L’impact de ce travail de thèse est réel car les matériaux en rupture ainsi synthétisés ouvrent tout un champ d’innovation potentiel dans le domaine des procédés concernés. Ainsi, grâce à ces travaux, IFPEN s’est doté d’une méthodologie originale de synthèse de catalyseurs, prometteuse au plan industriel mais aussi de la recherche, pour l’exploration d’autres matériaux de type sulfures.

Figure : Morphologie et activité des phases WS₂/ASA synthétisés selon l’approche conventionnelle (gauche) et l’approche moléculaire (droite).

Parmi les nombreux résultats obtenus, trois majeurs méritent d’être soulignés :

• Les activités catalytiques des systèmes générés dépassent largement celles des catalyseurs conventionnels, ce qui a débouché sur le dépôt de 2 brevets.

• Ce résultat catalytique remarquable s’accompagne d’un autre tout aussi étonnant, car jamais observé dans les voies de préparation conventionnelles : la formation des premières nano-cristallites de WS₂ dès la température ambiante, lors de l’étape de sulfuration.

• La mise en œuvre d’une approche multi-technique très riche, couplant des méthodes d’analyse de pointe à de la modélisation moléculaire ab initio, pour l’interprétation des résultats précédents. Ces travaux font aussi l’objet de publication dans des revues scientifiques de haut impact.

  
Thibault Alphazan a effectué sa thèse à IFPEN dans le cadre d’une collaboration avec le Professeur Christophe Copéret de l’ETH Zurich Elle était dirigée par Pascal Raybaud de la Direction Catalyse et Séparation, et encadrée par Audrey Bonduelle de la Direction Catalyse et Séparation et Christèle Legens de la Direction Physique et Analyse d’IFPEN.

• T. Alphazan, A. Bonduelle-Skrzypczak, C. Legens, AS Gay, Z. Boudene, M. Girleanu, O. Ersen, C. Copéret, P. Raybaud, ACS Catalysis, 4, 2014, 4320.
  DOI : 10.1021/cs501311m

• M. Girleanu, T. Alphazan et al. ChemCatChem 6, 2014, 1594.
  DOI : 10.1002/cctc.201402115

• T. Alphazan et al. Brevets FR3004967 et FR3004968 (31/10/2014).

Rappelons que ce Prix, parrainé par Yves Chauvin, Prix Nobel de Chimie 2005, est attribué par le Conseil scientifique d’IFPEN à un jeune docteur pour :

• Marquer la reconnaissance de l’excellence scientifique de ses travaux de recherche.

• Récompenser sa contribution à lever des verrous scientifiques et à développer de nouveaux concepts.

Chaque année en moyenne, 135 thésards sont présents et 45 thèses soutenues à IFPEN.