Le procédé sol-gel non-hydrolytique a été inventé au laboratoire au début des années 1990. Il est basé sur l'utilisation de réactions en milieu organique anhydre, impliquant par exemple des précurseurs chlorures et un donneur d'oxygène organique (alkoxyde, éther, alcool...). En changeant de réactions et de milieu on s'affranchit des problèmes rencontrés en sol-gel classique. Ce procédé sol-gel non-hydrolytique nous permet d'obtenir des oxydes et des oxydes mixtes présentant des structures et des textures ou des morphologies très originales (alumines amorphes non hydratées, oxydes mixtes, xérogels mésoporeux, nanoparticules organosolubles...). 

Ces dernières années nous avons développé l'application de ce procédé à l'élaboration en une étape, en l'absence de templates, de catalyseurs oxydes mixtes mésoporeux  (Si-Ti, Si-Zr, Ti-V₅, Si-Al-Mo, Si-Al-Re, Ag-Al-Nb...) particulièrement actifs et sélectifs dans diverses réactions (oxydation ménagée ou totale, DeNOx, métathèse...). Nous avons aussi préparé en l'absence de surfactants des nanoparticules oxydes (Si, Si-Ti, Ti, Sn) organosolubles et réactives.


Depuis peu nous explorons l'utilisation de matériaux cellulosiques (coton, papier, aérogels...) comme templates, donneurs d'oxygène et éventuellement source de carbone  pour préparer des oxydes métalliques et des nanocomposites carbone/oxyde à structure hiérarchique. La croissance de nanocristaux d'oxyde métallique à partir de la surface du matériau conduit à des morphologies très diverses selon les conditions. Ces matériaux ont des applications potentielles prometteuses en (photo)catalyse et dans le stockage d'énergie (matériaux d'électrodes pour batterie).

 

Principaux domaines de recherches

• Oxydes mixtes mésoporeux et nanoparticules par procédé sol-gel non-hydrolytique
• Oxydes métalliques et nanocomposites carbone/oxyde métallique par minéralisation de biopolymères en milieu non aqueux

Publications choisies

• (1) Recent advances in the synthesis of inorganic materials via non-hydrolytic condensation and related low-temperature routes, Mutin, P. H.; Vioux, A. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 11504-11512.
• (2) Mesoporous mixed oxide catalysts via non-hydrolytic sol-gel, A review, Debecker, D. P.; Hulea, V.; Mutin, P. H. Applied Catalysis A: General 2013, 451, 192-206.
• (3) Hybrid metal oxide@biopolymer materials precursors of metal oxides and metal oxide-carbon composites, Plumejeau, S.; Alauzun, J. G.; Boury, B. J. Ceram. Soc. Jpn. 2015, 123, 695-708.
• (4) Mild oxidation of bulky organic compounds with hydrogen peroxide over mesoporous TiO2-SiO2 xerogels prepared by non-hydrolytic sol-gel, A. M. Cojocariu, P.H. Mutin, E. Dumitriu, F. Fajula, A. Vioux, V.Hulea, Applied Catalysis B: Environmental 2010, 97, 407-413.
• (5) Conversion of Nanocellulose Aerogel into TiO2 and TiO2@C Nano-thorns by Direct Anhydrous Mineralization with TiCl4. Evaluation of Electrochemical Properties in Li Batteries , Henry, A.; Plumejeau, S.; Heux, L.; Louvain, N.; Monconduit, L.; Stievano, L.; Boury, B. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 14584-14592.
• (6) Olefin metathesis with mesoporous rhenium-silicium-aluminum mixed oxides obtained via a one-step non-hydrolytic sol-gel route. , Bouchmella, K.; Mutin, P. H.; Stoyanova, M.; Poleunis, C.; Eloy, P.; Rodemerck, U.; Gaigneaux, E. M.; Debecker, D. P. Journal of Catalysis 2013, 301, 233-241.
• (7) Reactive and Organosoluble Anatase Nanoparticles by a Surfactant-Free Nonhydrolytic Synthesis, Aboulaich, A.; Boury, B.; Mutin, P. H. Chem. Mater. 2010, 22, 4519-4521.

Collaborations (hors ICGM)

• Dr. Michèle Besson (IRCELyon)
• Dr. Véronique Bounor-Légaré (IMP Lyon)
• Prof. Damien Debecker, Prof. Eric Gaigneaux (Université Catholique de Louvain)
• Prof. Emil Dumitriu (Université de Iasi)
• Dr. Alexandra Chaumonnot (IFPEN)
• Dr. Laurent Heux (CERMAV, Grenoble)
• Dr. Helena Kaper (CREE Saint-Gobain)

Financements

CNRS, University of Montpellier, FUI REDNOX, French Embassy in India (Sandwich PhD Fellowship), Sumitomo Chemical, IFPEN, Commission Européenne (FAME NOE, H2020 IA project POROUS4APP), ANR (NHYSCAB, SYNCOPE).