Historique

Un Institut de recherches pionnier dans le domaine de la catalyse 

L’Institut de Recherches sur la Catalyse (IRC) a été créé par le CNRS en 1958, sous l’impulsion du Professeur Marcel Prettre. En trois ans, 160 chercheurs, ingénieurs, techniciens et personnels administratifs ont rejoint l’IRC. L’objectif du laboratoire, fixé par son fondateur et ciblé sur « l’analyse des mécanismes de transformation de la matière », a été rapidement atteint en développant les techniques les plus avancées. Au fil des années, l’Institut est devenu à l’avant-garde du développement de concepts et de nouveaux domaines de la catalyse. Initialement dédiées au développement de méthodes de caractérisation de catalyseurs, les activités de recherches étaient axées sur les types de catalyseurs, les réactions majeures et les problèmes industriels. Les chercheurs de l’IRC ont étendu leur influence en France et à l’étranger en essaimant des nouvelles équipes de recherche ou des laboratoires. L’IRC est devenu un institut de recherche attrayant pour les chercheurs et les étudiants étrangers et a toujours noué des liens étroits avec des instituts de recherches internationaux en matière de catalyse (Russie, Japon, Chine, Vietnam etc.).

Dès sa création, l’Institut a su encourager la recherche fondamentale sans sous-estimer les applications industrielles potentielles. Les liens IRC-Entreprises se sont considérablement renforcés dans le milieu des années 80 en établissant de solides partenariats avec l’industrie chimique dans le cadre de projets de recherche concertés. De plus, trois unités mixtes de recherche CNRS-Industrie ont été créées avec une grande partie de leurs chercheurs issus d’IRC.

En 2007, l’IRC a fusionné avec le LACE (Laboratoire d’Application de la Chimie à l’Environnement) pour devenir l’IRCELYON, un centre de recherche de classe mondiale dédié à la compréhension globale des réactions catalysées appliquées aux problèmes industriels et de société dans les domaines de l’énergie, de la chimie et de l’environnement.

Marcel PRETTRE

(1905-1976)

Principal organisateur du 1er congrès international sur l’absorption et la catalyse hétérogène à Lyon en 1949, directeur de l’École National Supérieure de Chimie de Lyon et du département de chimie de l’INSA, le professeur Marcel PRETTRE est le fondateur et le premier directeur de l’Institut de Recherches sur la Catalyse.
Ses recherches portaient sur les solides adsorbants et les catalyseurs hétérogènes.
Il avait lui-même travaillé sur la synthèse Fisher-Tropsch et sur l’oxydation partielle du méthane.
Ses multiples prix et distinctions soulignent son rôle clé dans l’histoire de la catalyse.

Sélection de faits marquants au fil des décennies

Au fil des années, l’Institut de Recherches sur la Catalyse a été un pionnier dans le développement de concepts et de nouveaux domaines de la catalyse.

Années 60 : comprendre la catalyse avec des méthodes physico-chimiques

L’esprit initial de l’Institut, basé sur l’analyse des mécanismes de transformation de la matière, a marqué son existence avec le développement de techniques dédiées à l’étude des catalyseurs. Des outils spécifiques tels que le SAXS, le magnétisme, la spectroscopie Mössbauer, les spectroscopies neutroniques, la RPE… ont été appliqués à la caractérisation des métaux, des sulfures ou des oxydes et de nombreuses méthodes in situ ou operando sont encore développées aujourd’hui. De plus, dès 1962, les chercheurs de l’IRC travaillaient sur des convertisseurs catalytiques ou des piles à combustible qui n’existaient pas encore sur le marché.

Années 70 : photocatalyse et hydrotraitement catalytique

Même si les propriétés remarquables du TiO2 avaient déjà été remarquées, les premières réactions photocatalytiques et les principes fondamentaux de la photocatalyse sur cet oxyde ont été réalisés à l’IRC au début des années 70 sous la direction de S. Teichner. Ce domaine spécifique de la catalyse hétérogène, qui se réalise à température ambiante, reste un sujet très actif qui a trouvé des applications industrielles dans les années 90.
Formenti M., Juillet F., Teichner S.J., Comptes Rendus Acad. Sci. (Paris), 270C, 138, 1970

A la fin des années 70, sous l’impulsion de l’IFP, l’IRC s’est rapproché de l’hydrotraitement catalytique et est rapidement devenu une référence dans le domaine. L’analyse précise de la cinétique des réactions et la détermination des activités des sulfures de métaux de transition ont permis de décrire les chemins réactionnels des réactions d’hydrotraitement et de comprendre le rôle des catalyseurs.
Vrinat ML, Gachet CG, de Mourgues LD, J. Chimie Physique and Physico-Chimie Biologique, 77 (4), 283-288, 1980.

Années 80 : les débuts de la chimie organométallique de surface

L’utilisation de la chimie organométallique de surface mise au point par J. M. Basset est apparue dans les années 80. L‘outil développé concernait la conception de catalyseurs à site unique déposés sur une surface modèle, où le support faisait déjà office de ligand rigide. Ce concept permettant de combler le fossé entre la catalyse homogène et hétérogène a été appliqué à de nombreuses « réactions difficiles » et a conduit au développement de nouveaux outils de préparation de catalyseurs hétérogènes bien définis.
Smith, AK, Besson B., Basset, JM et al., Journal of Organometallic Chemistry, 192 (2), C31-C34, 1980.

Années 90 : Ouverture de nouveaux horizons : application de la DFT, transformation catalytique de la biomasse

Dans les années 90, l’utilisation de la chimie théorique a ouvert de nouvelles perspectives dans la compréhension de la catalyse en décrivant les mécanismes séquentiels des réactions de surface en allant même jusqu’à la prédiction de la réactivité de nouveaux catalyseurs.
C’est sous la direction de P. Sautet, que l’IRC est très vite devenu un pionnier dans le développement de la théorie DFT appliquée à l’élucidation des mécanismes catalytiques ainsi qu’à la simulation des données spectroscopiques utilisées pour la caractérisation des catalyseurs.
Paul JF, Sautet P. Revue physique B, 53 (12), 8015-8027, 1996 Besson M., Lahmer F, Gallezot P. Journal of Catalysis, 152 (1), 116-121, 1995.
Parallèlement, c’est sous l’impulsion de P. Gallezot, que l’IRC a initié le développement de la transformation catalytique de la biomasse, par exemple lors de l’oxydation catalytique ou de l’hydrogénation du glucose. Cette thématique est de nos jours un aspect important de la recherche en catalyse hétérogène académique et industrielle en lien avec la durabilité

Années 2000 : Cinétique avancée

De nouvelles approches cinétiques sur les échanges isotopiques, l’utilisation des réacteurs TAP pour les études cinétiques transitoires, les méthodes micro cinétiques basées sur le couplage d’expérimentations FTIR et MS à haut débit se sont fortement développées au sein de l’IRC au début des années 2000. L’Institut a développé un microréacteur ouvert travaillant sous haute pression pour la détermination des propriétés catalytiques, équipement breveté par l’Institut et commercialisé.
Schuurman Y. Catalysis Today, 121 (3-4), 187-196, 2007

Au fil des années, des équipements de pointe à l’IRC

Depuis sa création, l’IRC a toujours disposé d’un parc unique d’appareils très innovants : microscope électronique, calorimètre, diffractomètre RX, spectromètre de masse, spectromètre infrarouge, magnétomètre, spectromètre RMN, calorimètre, spectromètre à résonance de spin électronique, et avait dès les années 60 l’un des trois appareillages BET qui existaient dans le monde à l’époque.

Progressivement, sont également apparus d’autres équipements de pointe : l’un des premiers spectromètres Mössbauer en France, un spectromètre RMN solide dédié aux catalyseurs, le premier spectromètre HREELS en France et construit au laboratoire, l’un des premiers équipements de spectroscopie de photoélectrons X (XPS) dédiée aux études de surface de catalyseurs ainsi que le premier réacteur TAP (Temporal Analysis of Products) installé en France.

De plus, les personnels de l’IRC ont également mis au point des instruments originaux, tels qu’un dispositif de diffusion de rayons X aux petits angles (breveté en 1965), une thermo-balance (pouvant travailler sous vide et jusqu’à 300 bars), des dispositifs ultra vide d’études des surfaces ainsi qu’un banc d’essai d’épuration catalytique des gaz d’échappement adapté aux bancs moteurs Dauphine Renault au début des années 60 .