Catalyse et chimie supramoléculaire

Responsable d'équipe : Prof. Anne Ponchel

Responsable d'équipe adjoint : Dr. Sébastien Noël

Mot du responsable d'équipe

L’équipe Catalyse Supramoléculaire (CASU) est localisée à la Faculté des Sciences Jean Perrin de Lens (Université d'Artois). L’équipe a vocation à développer des systèmes catalytiques et des procédés chimiques, en réponse aux grands enjeux sociétaux, dans une démarche de développement durable, écoresponsable et socialement équitable. Les recherches menées par l’équipe CASU s’articulent autour d’une identité forte et historique : la catalyse assistée par des cyclodextrines. Les cyclodextrines sont des macrocycles constitués de 6, 7 ou 8 unités glucosidiques pontées en -(1-4) et dont la structure en tronc de cône est telle qu’elles ont la capacité de former des complexes d’inclusion ou des adduits avec diverses molécules organiques ou inorganiques. Les cyclodextrines peuvent ainsi être utilisées (sous une forme native, modifiée ou polymérisée) dans des systèmes biphasiques constitués d’une phase aqueuse et d’une phase organique pour améliorer le transfert de matière. Elles peuvent y jouer le rôle d’agents de transfert de phase mais aussi générer in situ des tensioactifs auto-assemblés, des colloïdes et des émulsions. Elles peuvent également être employées comme ligands en catalyse moléculaire, agents stabilisants et/ou dispersants et/ou structurants pour la préparation de nanoparticules métalliques, matériaux poreux, catalyseurs hétérogènes ou enzymatiques plus efficients. Concernant la catalyse, l’équipe CASU s’attache à travailler sur la fonctionnalisation de molécules d’intérêt, en particulier les molécules issues de la biomasse amidonnière et oléagineuse, sur la transformation de polluants en substances moins nocives et, plus récemment, sur la valorisation du dioxyde de carbone. Outre l’utilisation de la cyclodextrine comme outil supramoléculaire, de nouvelles actions ont été initiées dans les domaines de la synthèse, de la catalyse par voie mécanochimique et de l’utilisation de l’intelligence artificielle autour de la cyclodextrine.

Anne Ponchel, Professeure - Université d’Artois

Thématiques

Les recherches de l’équipe CASU se positionnent dans les domaines relevant de la valorisation de la biomasse végétale, de l’énergie et de l’environnement, en utilisant des catalyseurs sous diverses formes.

Catalyse métallique homogène

Cette thématique porte sur la fonctionnalisation de produits issus de la biomasse amidonnière et oléagineuse, et sur l’utilisation de récepteurs à base de cyclodextrines pour la catalyse en phase aqueuse. L’équipe a développé un savoir-faire dans les réactions de carbonylation : hydroformylation, hydrohydroxyméthylation, hydroaminométhylation. Ce travail a permis de montrer par exemple l’efficacité d’un système catalytique recyclable (rhodium/amines) pour la réaction tandem d'hydrohydroxy-méthylation (hydroformylation suivie d'une hydrogénation) des esters de l'huile de jojoba.

Nanocatalyse

Cet axe de recherche s’intéresse aux propriétés de nanoparticules métalliques stabilisées (sous forme colloïdale et/ou supportée) pour la catalyse en phase aqueuse, et notamment pour l’hydrogénation/réduction partielle ou totale de substrats. Ces investigations mènent au développement de méthodes douces et reproductibles pour la synthèse de nanoparticules métalliques de taille contrôlée, en exploitant les cyclodextrines (récepteurs moléculaires) et leurs multiples possibilités de fonctionnalisation, comme agents de stabilisation et d’ancrage.

Catalyse hétérogène

L ’équipe travaille sur la conception et l’élaboration maitrisée de matériaux catalytiques performants. Elle s’intéresse notamment aux propriétés des récepteurs (seuls, sous forme de complexes ou d’adduits ou en interaction avec des polymères ou des surfaces) pour contrôler la dispersion des phases actives de catalyseurs supportés ou pour élaborer des matériaux structurés à l'échelle nanométrique qu’ils soient inorganiques, carbonés, hybrides ou composites. Applications : valorisation de substrats biosourcés, élimination de polluants, réduction du CO₂ …

L’équipe s’attache également à développer des actions transversales, mettant en œuvre des approches technologiques et numériques émergentes.

Mécanochimie

L’équipe est impliquée dans le développement de méthodologies de synthèse par broyage en exploitant les forces mécaniques, tant pour obtenir sélectivement des molécules ou des matériaux innovants, que pour des études de transformations catalytiques sans solvant pouvant être réalisées sous atmosphère réactive ou sous insolation.

Intelligence Artificielle (en partenariat avec l’équipe NANOME (axe CS) et le Centre de Recherche en Informatique de Lens (CRIL UMR 8188)

Cet axe de recherche concerne des études de prédiction par apprentissage automatique de constantes d’association entre des cyclodextrines et des molécules invitées, de voies de synthèse de cyclodextrines modifiées et de propriétés chimiques pour des applications en catalyse.

Membres de l'équipe

Nom	Fonction	Institution
Rudina Bleta	Maître de Conférences	Univ. Artois
Herve Bricout	Maître de Conférences	Univ. Artois
Michel Ferreira	Maître de Conférences	Univ. Artois
Bastien Leger	Maître de Conférences	Univ. Artois
Cecile Machut	Maître de Conférences	Univ. Artois
Stephane Menuel	Maître de Conférences	Univ. Artois
Eric Monflier	Professeur des Universités	Univ. Artois
Sebastien Noel	Maître de Conférences	Univ. Artois
Anne Ponchel	Professeur des Universités	Univ. Artois
Sebastien Rio	Maître de Conférences	Univ. Artois
Cyril Rousseau	Maître de Conférences	Univ. Artois
Jolanta Rousseau	Maître de Conférences	Univ. Artois
Sebastien Tilloy	Professeur des Universités	Univ. Artois
Frederic Wyrwalski	Maître de Conférences	Univ. Artois