Nanomaterials, Catalysis, Electrochemistry (NCE)
Le laboratoire NCE est actif dans le développement de matériaux nanostructurés pour diverses applications telles que la catalyse, l'électrochimie et les revêtements fonctionnalisés. La spécificité des recherches de NCE réside dans leur transversalité à travers laquelle la science des matériaux et le génie chimique sont abordés de manière intégrée.
Recherche
Synthèse de matériaux nanostructurés
La morphologie d'un matériau à l'échelle nanométrique étant déterminante pour ses performances, les recherches visent à mettre au point des méthodes de synthèse contrôlée de nanostructures dispersées ou non au sein de matrices poreuses.
Les méthodes développées concernent principalement des synthèses par voie liquide. Parmi celles-ci, le procédé Sol-Gel occupe une place importante.
De nombreux matériaux inorganiques, hybrides inorganiques-organiques et carbonés sont synthétisés en fonction des applications visées, notamment dans les domaines de la catalyse et de l’électrochimie.
Par exemple, les méthodes développées permettent de produire des nanocristallites métalliques très fines distribuées de manière homogène au sein de nanostructures poreuses formant le solide. Elles permettent également le greffage, en cours de formation du solide, de fonctions organiques ou de complexes métalliques.
En outre, le recours à des conditions expérimentales ou des additifs spécifiques permet de créer une texture poreuse sur mesure, telle que par exemple une structure hyperporeuse de type aérogel.
Catalyseurs pour des applications spécifiques
L'application du procédé Sol-Gel à la préparation de catalyseurs supportés permet, contrairement aux voies habituelles de préparation de ces matériaux, de regrouper en une seule étape la formation du support et l'introduction des sites actifs. Dans plusieurs procédés de catalyse ou de photocatalyse hétérogène, les matériaux obtenus présentent des performances remarquables en termes d'activité, de sélectivité, de stabilité et de diffusion des réactifs et produits.
De nombreuses formulations, couplées à diverses mises en forme, ont été développées pour leur utilisation dans des procédés d'intérêt industriel et/ou environnemental: hydrogénation, hydrodéchloration, (photo)-oxydation pour la dégradation de polluants et microorganismes ou la synthèse de composés organiques, synthèse de nanotubes de carbone, épuration de biogaz, …
Mise en forme et scaling-up
Au-delà de la conception et de la synthèse de matériaux nanostructurés, des procédés de mise en forme de ces matériaux sont développés et optimisés. Les matériaux produits sont ainsi mis en œuvre sous forme de poudres, de films, de billes, de monolithes, …
Un aspect important des recherches consiste à démontrer la faisabilité de l’extrapolation, tant des méthodes de synthèse que des procédés de mise en forme, à l’échelle industrielle. Des études sont ainsi consacrées à leur développement à une échelle pilote intermédiaire, entre le laboratoire et l'atelier industriel.
A titre d’exemples, citons la production de microbilles à partir de poudres par le procédé industriel de microencapsulation développé par BRACE GmbH, le dépôt de films nanométriques photoactifs par roll-coating pour l’industrie de l’acier ainsi que dans des dispositifs commerciaux d’épuration de l’eau, la production d’électrodes par spray-coating, …
