Visio

VIbrationnal Spectroscopiesfor Insitu and Operando

Organization

Organization and operation

Alexandre VIMONT

Research Engineer

Philippe BAZIN

Research Engineer
Platform Manager

Yoann LEVAQUE

Design Engineer

The VISIO platform manager is Philippe BAZIN, Research Engineer.

The VISIO platform, which is unique in the world in terms of the number and nature of its instruments, currently comprises a vast array of 24 UV, Raman and infrared spectrometers. The VISIO platform comprises 24 workstations dedicated to different spectroscopic measurements. A schematic view of the platform is shown below, with an inset photo of one of the IR operando spectroscopy workstations.

Five people (1 PR, 2 IR, 1 IE, 1 AI) participate in the management of the platform via a steering committee, and are responsible for ensuring the smooth operation of all the equipment at each workstation, managing usage schedules, training users and developing tools.

Expertises

Customized spectroscopic tools

In situ IR spectroscopy

Observe molecular interactions and surface properties in a controlled atmosphere

IR operando spectroscopy

Analyze reaction mechanisms under conditions close to industrial processes.

Innovative cells and couplings

Develop unique experimental set-ups for advanced analysis.

Missions

Observe, Understand, Innovate

Provide all researchers with the spectroscopic tools they need to understand how catalysts work at the molecular level.

Development enables us to offer unique, high-performance research tools tailored to the LCS’s research activities.

In situ and operando analysis of materials under real conditions of temperature, pressure and atmosphere, to understand reaction mechanisms and structural evolution directly in the chemical reactor core.

equipment

Our instruments

In detail, the various items are of four types:

  • 13 “IR in situ” stations dedicated to qualitative and quantitative measurements of the surface properties of materials (acidity, basicity, redox, atomic composition, metal dispersion, confinement, etc.) via the controlled adsorption of probe molecules. Some of these stations have special features:

    • 3 “IR in situ sous flux” stations offer the possibility of pretreating samples under flux either at atmospheric pressure or at high pressure (P<50 bars),

    • 2 IR step-scan stations for high temporal resolution experiments,

    • 2 “IR Microscopy” stations for high spatial resolution experiments.

  • 9 “IR operando” stations dedicated to the study of materials in operation under conditions of flow, temperature, pressure, etc. close to the real process. The aim is to get to the bottom of the reaction mechanisms involved by gaining a better understanding of the active sites, intermediates and spectator species.

  • 1 “Raman Microscopy” station dedicated to measuring structural changes in materials.

  • 1 “UV-Vis” station dedicated to measuring material structure and adsorbed species.

  • 22 FTIR spectrometers equipped with MCT and DTGS detectors, including :

    • 2 dedicated to rapid step-scan acquisition

    • 2 IR microscopes for spatial acquisition

    • 8 equipped with an auxiliary bench dedicated to gas analysis

    • 1 equipped with elements (IR sources, detectors and separators) for near-IR and far-IR analysis.

  • 1 Raman microscope

  • 1 UV-Vis spectrometer

  • 11 mass spectrometers (0-200 amu)

  • 3 photoluminescence analyzers dedicated to NOx analysis

  • 1 GC

  • 1 microGC

  • 14 cryostats : 1 x 200/-40°C, 2 x 100/-90°C et 11 x 100/-30°C

  • Some forty IR, Raman and UV cells adapted for in situ and operando experiments.

To go further!

InSitu

Definition: “In situ” infrared spectroscopy enables qualitative and quantitative evaluation of catalyst surface properties (acidity, basicity, redox, composition, metal dispersion, etc.) by adsorption of specific probe molecules (CO, Pyridine, CH3OH, CH3CN, CO2, Propyne, etc.).

Operando

Definition: “Operando” infrared spectroscopy enables us to study the catalyst in operation under reaction flow, using operating conditions that are very close to reality.

Platform-related projects :

RIS’Auto

Automatiser la caractérisation pour répondre aux défis du high-throughput
2021 - 2021
carnot_esp;

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Réactivité thermochimique activée par le dépôt contrôlé d’énergie dans les micropores de films zéolithiques
2013 - 2016
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Caractérisation structurale multiéchelle, Operando de Catalyseurs industriels de type phosphate de vanadium
2014 - 2016
anr;

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Oxydes lamellaires pour la catalyse en phase liquide
2016 - 2019
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Design des nanocomposites métal-zéolithe hiérarchisés pour la synthèse directe des carburants à partir de biosyngas
2016 - 2019
anr

BIZECO2

Bimetallic-Zeolite materials for CO2 methanation
2025 - 2025
labexemc3;

ZEOPLAST

Zeolite-induced degradation of plastics to H2 and valuable side products
2023 - 2025
carnot_esp;

VALOPLAST

Développement de catalyseurs zéolithiques bifonctionnels à extra large pores pour la valorisation énergétique des déchets plastiques
2025 - 2028
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ZEOMETHYL – CALIPSO

Couplage LIBS-spectroscopie infrarouge pour la quantification de l’hydrogène stocké dans des zéolithes
2020 - 2025
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CIFRE Enercat

Understanding the reactive mechanisms for the catalytic decomposition of nitrous oxide (Ν2O) applied to nitric acid production units.
2021 - 2024
enercat;

MOFtoH2

Photoactive hybrid porous solids for overall water splitting
2022 - 2026
anr;

APL

Etude operando de l’Adsorption en Phase Liquide par suivi spectroscopique de l’interface solide-liquide.
2023 - 2025
carnot_esp;

H2CO2

Nouveaux photocatalyseurs à base d'oxyde de fer pour le stockage réversible de l'hydrogène.
2020 - 2022
region;feder;cnrs

3DZEOPOL

Nouveaux agents de couplage pour la préparation de membranes hybrides polymères/zéolithes pour la purification du gaz naturel.
2019 - 2021
carnot_esp

HERMOS

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2021 - 2022
carnot_esp

MOFFe

Hydrogénation du dioxyde de carbone par double catalyse
2020 - 2021
carnot_esp

HYX

Mesure de Surface en RMN du Solide via le Xénon Hyperpolarisé
2020 - 2021
carnot_esp

ADSOCARB

Comprendre la chimie et les processus naturels qui se produisent à la surface et au contact des carbonates dans de nombreux domaines différents.
2023 - 2025
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SUNRISE

Photo-électrodes en couches minces pour la séparation de l'eau par voie solaire.
2020 - 2022
region; feder;

Sun2Chem

Vers une Photosynthèse Artificielle durable.
2022 - 2025
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HOSMOS

Production d’hydrogène par réaction gaz-eau (Water Gas Shift) : ce projet vise à optimiser des catalyseurs à base de MoS₂ supportés sur oxydes poreux.
2022 - 2025
labexemc3

CELL-PHI

Développer et caractériser des matériaux composites cellulose – matériau à changement de phase (MCP) en vue d’applications en isolation thermique.
2022 - 2025
labexemc3

MAMABIO

Méthodologie d'apprentissage machine pour la simulation accélérée et prédictive à l'échelle atomique de la transformation de molécules biosourcées.
2023 - 2028
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SIMIACCI

Réduire la consommation d’énergie dans les GLAM grâce à des solutions innovantes pour la qualité de l’air intérieur.
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feder;

MOF2H2

Une production propre d’hydrogène renouvelable par photo-dissociation totale de l’eau, sans recours au réseau électrique, grâce à un MOF innovant à base de cuivre-pyrazolate.
2022 - 2025
feder; cnrs;

METHASOL

Produire du méthanol par un procédé durable et rentable basé sur la réduction sélective du CO₂ en phase gazeuse activée par la lumière visible.
2021 - 2024
feder;

MOF4AIR

Démontrer les performances des technologies de capture du CO2 basées sur les MOFs
2019 - 2023
feder;

HEI

Permettre des synthèses innovantes des zéolithes, depuis leur croissance cristalline jusqu'aux applications finales
2021 - 2024
feder;region

Nanoclean Energy

Développer des tamis moléculaires stables et actifs en environnement sévère, pour convertir, stocker et purifier du gaz naturel
2019 - 2024
anr;region;total

EcoHdoc

Désoxygénation d’huiles issues de la pyrolyse de la biomasse lignocellulosique - Economie d’hydrogène et limitation de la désactivation
2010 - 2012
anr;feder
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Ingénieur de Recherches CNRS

 

Développement de méthodes d’évaluation qualitatives et quantitatives des groupements hydroxyles et des sites acides de zéolithes, de Metal-Organic-Frameworks (MOFs) et d’oxydes métalliques par spectroscopie infrarouge in situ couplée ou non à l’analyse thermogravimétrique.

 

Formation :

 

  • Doctorat, Chimie (2000) Université de Caen Normandie

Etude des mécanismes de désactivation de catalyseurs en cours de fonctionnement  par spectroscopie infrarouge in situ et operando

   

  • Habilitation à diriger des recherches (2008) Université de Caen Normandie

Analyses quantitatives et qualitatives des sites d’adsorption à la surface de catalyseurs et d’adsorbants par adsorption de molécules sonde suivie par spectroscopie infrarouge.

Directeur de Recherche CNRS

CARRIERE

 

  • 2020-     Adjoint au Directeur Scientifique Référent du CNRS pour les sites Lorraine et Champagne-Ardenne
  • 2016-20 Directeur de la Maison française d’Oxford, CNRS-Ministère de l’Europe et des Affaires Etrangères-Université d’Oxford
  • 2012-16 Directeur du Laboratoire Catalyse et Spectrochimie, CNRS, ENSICAEN-Université de Caen
  • 2009 Directeur de Recherche CNRS
  • 2003-04 Mis à disposition à l’Université de Cambridge (UK), groupe de Science des Surfaces avec David King, sur un fellowship de Churchill College
  • 1994 Chargé de Recherche CNRS
  • 1992-94 Post-doctorat avec Pierre A. Jacobs (Katholieke Universiteit Leuven, Belgique), bourse Marie Curie.
  • 1992 Doctorat de Chimie Organique à Caen, avec Didier Villemin, sur une bourse de l’Agence Nationale de Recherche sur le SIDA (ANRS).

 

DOMAINES ET MOTS-CLÉS

 

Catalyse Hétérogène, spectroscopie infrarouge, chimie résolue en temps, chimie des surfaces et interfaces, zéolithes, silice, matériaux micro et mésoporeux

FAITS MARQUANTS ET RECOMPENSES

  • Senior Associate, Pembroke College Oxford, 2017-21
  • Président du Groupe Français des Zéolithes 2009-2014
  • Trésorier de la Federation of European Zeolite Associations 2014
  • Lauréat du first Toyota Call en 2007
  • French Government Fellow, Churchill College, Cambridge, 2004
  • Prix de la Division Catalyse de la Société Chimique de France en 2000
  • 120 articles à comité de lecture, 25 conférence invités internationales, 1 livre, 3 chapitres, 1 brevet
  • Comité de l’International Conference on Operando Spectroscopy 2000-2016
  • Président de l’Internat. Conference on Operando Spectroscopy, OperandoV, Deauville (FR), May 2015

View all my publications on HAL

 

PRESENT POSITION

  • CNRS senior scientist [Directrice de recherche au CNRS – Classe exceptionnelle]
  • Laboratoire Catalyse et Spectrochimie (Caen, France)
  • ENSICAEN  – 6, bd Maréchal Juin – 14050 Caen – France
  • Tel : 33 (0)2 31 45 28 24 – email : francoise.mauge[at]ensicaen.fr

 

PROFESSIONAL EXPERIENCE

  • 2014-2018      Head of the group « Catalysis for Energy and Chemistry» at LCS.
  • 2011 – 2014     Scientific Director of the Research Center of ENSICAEN
  • Since 2003      CNRS senior scientist at Laboratory Catalysis and Spectrochemistry (Caen, France)
  • 1986-2002      CNRS Researcher at Laboratory Catalysis and Spectrochemistry (Caen, France)
  • 1985                  Engineer at Philips Composants, Caen
  • 1981-1984      PhD thesis at the IRCELYON (supervisor Pierre Gallezot), LyonEDUCATION
  • 1989                  Research Supervision Qualification (Habilitation à Diriger des Recherches), Caen (France)
  • 1984                  PhD in Physical Chemistry, Lyon (France)
  • 1981                   Graduate of the “Institut National des Sciences Appliquées de Lyon” (INSA), Materials Physics Section, Lyon (France)
  • 1981                   Master of Materials Physics, University of Lyon I (France)

 

MAIN RESEARCH FIELD

  • Catalysts for clean fuel production (hydrotreatment, hydrodrocracking, hydrodeoxygenation, FCC, ..), from fossil and biomass sources
  • Catalysts for hydrogen production
  • In situ and operando infrared spectroscopy for adsorbents and catalysts (sulfide, oxide, zeolite and metal)
  • Structure-activity relationship

 

PUBLICATION and COMMUNICATION

  • H factor = 37
  • 137 Publications in peered reviewed journals, 3 book chapters, 2 Patents
  • About 50 plenary conferences, key notes and invited lectures.
  • About 180 communications (92 oral and 88 poster) in international and national conferences

 

PhD SUPERVISION

PhD supervision:       28

 

Research Administration

  • Member of International Association of Catalysis Society for France, from 2020
  • Member of the DivCat of the Societé Chimique de France, from 2015.President of the Scientific Council of LCS (Caen), 2016-2018
  • Member of the National Committee of CNRS for coordination chemistry, catalysis, interfaces and processes – section 14 (2012 – 2016)
  • Director of the Research of ENSICAEN (Research Institute with 7 laboratories about 650 researchers)  (2011 – 2014)
  • Member of the scientific council of ENSICAEN (2018-2021, 2011 – 2014 ), Member of the scientific council of  the University of Caen (2011 – 2014), Member of the administrative council of ENSICAEN (2011 – 2014)
  • Member of the Scientific council of Chemistry Department of CNRS (2006-2010)

 

Main responsabilities in scientific projects

  • Scientific coordinator of several projects between LCS (Caen) and national and international industrial as well as academic partners mainly on structure activity relationship on catalysts for Hydrodeoxygenation, Hydrotreatment, Hydrocracking, Fischer tropsch, Biomass upgrading.
  •  Main editor of the special issue of Catalysis Today “Catalysis by sulfides ad related materials” (published in 2021 – 22 papers)
  •  Main organizer of the international conference on “Molecular Aspects of Catalysis by Sulfides (MACS VIII) – Cabourg (France) – May 2019
  •  Coordinator of the research group « Catalysis for Energy and Chemistry » at LCS (Caen) – about 15 researchers, PhD and post-doctorate students – 2003-2018
  •  Coordinator of the project CO2 VIRIDIS, LCS (Caen), CORIA (Rouen), LOMC (LE Havre), LSPC (Rouen) – Regional Council support –  about 15 researchers – 2014-2017
  • Coordinator of the project Biocar, LCS (Caen), CORIA (Rouen) – EMC3 Labex support – about 13 researchers – 2014-2017
  • Coordinator of the ANR EcoHdoc “Hydrodeoxygenation of 2nd generation Biofuels”, 4 partners, 2007-2010
  •  Deputy coordinator of the ANR Basicat “Basicity of oxides with controlled morphologies”, 4 partners, 2006-2008

 

Scientific activity : Plasma-Catalysis
Projects :

– GENCOMM (INTERREG): http://www.nweurope.eu/projects/project-search/gencomm-generating-energy-secure-communities/

– PIONEER (ITN): https://www.co2pioneer.eu/

– CO2 Viridis (RIN)

Parcours professionnel

 
  • 2017 Professeur. Enseignement : UFR Sciences – Université de Caen Recherche : Laboratoire Catalyse et Spectrochimie (LCS) – ENSICAEN
  • 2001 Maître de Conférences. Enseignement : UFR Sciences – Université de Caen Recherche : Laboratoire Catalyse et Spectrochimie (LCS) – ENSICAEN
  • 02/2000-12/2000 Post-doctorant. Schuit Institute of Catalysis, TU Eindhoven. Modélisation de catalyseurs sulfures. Dir. : Prof. R.A. van Santen.
  • 10/1997-01/2000 Doctorant. Laboratoire Catalyse et Spectrochimie. Université de Caen – ISMRA. Etude de l’acidité de Catalyseurs Sulfures Supportés. Dir : F. Maugé (DR CNRS). Diplômes universitaires.
  • 2011 Habilitation à Diriger des Recherches – Université de Caen-Basse Normandie “Etudes de Catalyseurs Sulfures” – Dir. F. Maugé (DR CNRS)
  • 2000 Doctorat (Spécialité Chimie des Matériaux) – Université de Caen “Etude par Spectroscopie IR de l’acidité d’oxydes métalliques et de catalyseurs sulfures supportés – influence du sulfure d’hydrogène” – Dir. F. Maugé (DR CNRS)
  • 1996 DEA Sciences des Matériaux – Université de Caen
 

Thèmes de Recherche Actuels

 
  • Catalyse hétérogène – Spectroscopie Infrarouge ¬ Etude des propriétés acido-basiques d’oxydes et de sulfures métalliques par spectroscopie IR de molécules sondes adsorbées et modélisation ab initio des spectres IR, spectroscopie IR en conditions réactionnelles (Operando). ¬ Application aux procédés de raffinage et de pétrochimie : Hydrodésulfuration (HDS), Hydrodéoxygénation (HDO), Craquage catalytique en lit fluidisé (FCC), Valorisation de la biomasse.

Production Scientifique

 
  • 60 publications avec comité de lecture
  • 1 coordination d’ouvrage collectif (Comptes-Rendus Chimie, Vol. 12, Juin-Juillet 2009)
 

Distinctions

 
  • 2016 : Membre distingué Junior de la Société Chimique de France
  • 2012 : Prix de la Division Catalyse de la Société Chimique de France
 

Collaborations académiques et Industrielles récentes

 
  • depuis 2014 Total (Feluy, Belgique) – Etude de la déshydratation de bio-alcools
  • depuis 2013 PPG Aerospace (Bezons) – Etude de la réticulation de polysulfures – Responsable Scientifique
  • depuis 2011 Michelin (Clermont-Ferrand) – Etude d’interfaces silice – silane – Responsable Scientifique
  • 2011 – 2015 Grace Gmbh (Worms, Allemagne) – Etude de catalyseurs de FCC – Responsable Scientifique
  • 2011 – 2014 ANR Biosyngop. Valorisation du biogaz – Coordinateur local (LCS)
  • 2010 – 2013 ANR CP2D ‘Guerbet’. Valorisation de bio-alcools – Coordinateur local (LCS)
  • 2007 – 2011 ANR PNRB ‘ECOHDOC’. Désoxygénation d’huiles de pyrolyse de la biomasse.
  • 2002 – 2010 Grace Davison (Columbia, MD, USA)
  • 2009 – 2010: Consultant Scientifique.
  • 2009 : Congé de Recherches (CRCT) au Centre de Recherches de Columbia, USA.
  • 2002 – 2009 : Etude d’additifs de désulfuration – Co-responsable scientifique.
 

Organisation de colloques.

 
  • 2006-2008 Membre du Bureau du GECat – Co-organisation des Congrès GECat-DivCat de 2006 à 2008.
 

Encadrement de la Recherche

 
  • direction ou co-direction de 6 thèses soutenues, 4 thèses en cours.
  • direction de 8 post-docs (6 – 18 mois)
 

Mandats électifs

 
  • Depuis 2016 Membre de la 14eme section du Comité National de la Recherche Scientifique
  • 2011-2015 Membre de la 31eme section du CNU
  • 2003-2008 Membre de la Commission de Spécialistes de la 31° section de l’Université de Caen (2007 : 2nd vice-président).
  • 2003-2009 Membre CHS de l’Université de Caen.
  • 2003-2006 Membre du Conseil Scientifique de l’ENSICAEN.
  • 2002-2008 Membre du Conseil de Laboratoire.
 

Enseignement, participation a l’information Scientifique et Technique

 
  • Enseignement universitaire (service statutaire) :
    • Thermodynamique chimique (CM, TD, TP) : niveaux L1-L3
    • Chimie Théorique (CM, TD) : niveaux L2 à M1
    • Spectroscopie atomique et moléculaire (CM, TD) : niveaux L2-L3
    • Cinétique et Catalyse (TP): niveaux L1 et M1
  • Organisation de l’enseignement.
  • depuis 2012 : Responsable du Master 1 mention Chimie Membre élu du département de Chimie.
 

Diffusion des connaissances.

 
  • 2011-2015 : Organisation de ~ 50 conférences/an dans des lycées de Basse-Normandie dans le cadre du GRES (Groupe de Réflexion sur L’Enseignement des Science,)

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