Edmond Payen

Professeur

Catalyse Hétérogène

Bâtiment : C3

Bureau :

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Fax : (+33) 03 20 43 65 61

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Adresse : Université Lille 1
Cité Scientifique, Bâtiment C3
59650 Villeneuve d'Ascq Cedex
France

Thèmes de recherche

  • Traitement des coupes Pétrolières
  • Préparation de catalyseurs à base d’oxydes supportés
  • Spectroscopie Raman et Catalyse
  • Spectroscopies « Operando »

Recherches actuelles

Ces activités comportent deux 2 axes, à savoir un axe « Traitement des coupes pétrolières » incluant mes activités en modélisation moléculaire et un axe "spectroscopies operando" que j’ai développé ces dernières années.

I ) Hydrotraitement des coupes pétrolières

L’objectif est de répondre aux normes sur les teneurs en soufre (10 ppm) des carburants diesel. Les phases actives de ces catalyseurs d’hydrotraitement sont constituées de nanocrystallites de disulfure de molybdène, dispersées à la surface d’un support (alumine, ….) et promues par du Co ou du Ni. Préparés sous forme oxydes ils sont ensuite sulfurés pour être actif en hydrotraitement. Nos travaux portent donc sur la préparation et l’activation de ces catalyseurs

I.a) Nouvelles formulations catalytiques

Le concept de dissolution/dispersion-precipitation que nous avions développé pour expliquer la formation des phases oxydes supportées a été étendu. Nous avons ainsi pu expliquer l’origine de la limite de dispersion des phases CoMo supportées et en avons déduit de nouvelles méthodes de préparation des précurseurs oxydes des catalyseurs d’hydrotraitement (HDT) (3 thèses ont été soutenues : C. Martin-2003, J. Mazurelle-2006 et H. Degrand 2005). Ces travaux menés en relation avec l’Institut Français du pétrole ont permis la mise au point de nouvelles solutions d’imprégnation à base d’hetéropolyanions de type Anderson. Leur emploi permet d’améliorer la dispersion et induit une augmentation de l’effet promoteur du cobalt. Il permet également d’éviter une étape de calcination et l’émission de NO2, du fait de l’absence d’ions NO3- et NH4+ dans la formulation. Le concept de dissolution/dispersion nous a alors conduits à des études de fonctionnalisation du support afin de contrôler le dépôt des phases actives (thèse B. Fremon-2007). D’autre part 2 thèses (D. Soogund et K. Ben Tayeb) ont débuté en Oct 2006 sur la recherche de nouvelles solutions d’imprégnation pour la préparation de catalyseur d’hydroconversion des coupes lourdes du pétrole et d’HDT des résidus.

I.b) Nouvelles voies d’activation et/ou préactivation

Ces précurseurs oxydes sont sulfurés pour être actifs en HDT. Avec la compagnie TOTAL nous avons orienté nos travaux vers la compréhension des procédés de pré-activation par ajout d’agents spécifiques permettant une amélioration des performances catalytiques. Ces études, menées dans le cadre de 2 thèses CIFRE soutenues en 2004 (N. Frizi) et 2006 (S. Herry) sont poursuivies dans le cadre de la thèse de O Chassard qui a débuté le 1/12/2006. L’objectif porte sur la généralisation et sur la compréhension de la phase d’activation-sulfuration de ce nouveau procédé d’additivation. Enfin nous avons développé une méthode d’évaluation quantitative des phases actives supportées (thèse IFP de A. Gandubert, 2006). Enfin notre expérience dans le domaine des catalyseurs sulfures nous a permis d’envisager de nouvelles applications dans le domaine de la thiochimie (confidentiel : Post-doctorat de N. Frizi)

I.c Modélisation de la désulfuration de gazoles

L’attribution d’un poste de technicien (CNRS) nous a permis de développer un service d’analyse du soufre dans les effluents du pilote de désulfuration de charges réelles (gazoles) que nous avions mis au point (analyse qualitative:Nature des molécules non désulfurées par analyseur Sievers et analyse quantitative globale : Analyseur ANTEK). Cet équipement est completé maintenant pour doser les composés azotés et aromatiques, données indispensables pour aborder la modélisation des réacteurs d’HDS. Cette modélisation, qui sera réalisée dans le cadre d’une thèse (CIFRE TOTAL) qui débutera en oct. 2008, doit être revue pour répondre aux nouvelles normes sur les teneurs en soufre (10 ppm).

I.d) Oxydésulfuration

Enfin nous avons étudié l’oxydésulfuration (ODS) des coupes gazoles, nouvelle voie de traitement des coupes pétrolières, qui permet de produire des carburants exempts de soufre. Ces travaux, qui ont été conduits avec la societe Total, ont été brevetés. il s’avère que cette technique ne peut etre employée que pour des faibles volumes de coupes à traiter. Ils sont actuellement poursuivis dans le cadre d’un programme ECOS-Sud avec l’Argentine et portent sur la recherche de nouveaux catalyseurs d’ODS

I.e) Modélisation DFT

Les travaux de modélisation de la réactivité des phases actives en hydrodésulfuration menés dans le cadre du GDR « Dynamique moléculaire quantique appliquée à la catalyse » ont été poursuivis dans le cadre d’un programme PAI 2004-2005 (Pr van Santen de l’Université d’Eindhoven-Hollande) et sont maintenant réalisés dans le cadre du réseau d’excellence IDECAT. L’’établissement des chemins réactionnels a permis de mieux appréhender les mécanismes de désulfuration selon la nature de la molécule à désulfurer et ainsi d’expliquer la résistance de certaines molécules au procédé d’HDS. Le projet porte maintenant sur l’hydrogénation des aromatiques et la modélisation des grandeurs macroscopiques (sélectivité) (simulation Monte Carlo).

 

II) Developpement des spectroscopies « Operando »

Au cours de ma carrière j’ai toujours mis l’accent sur l’application (et le développement) des techniques physiques d’analyse pour la caractérisation des systèmes catalytiques. Dès 2003 j’ai développé les méthodes de caractérisations spectroscopiques « operando » i.e. dans les conditions de fonctionnement avec mesure des activités et sélectivité. Ceci a necessité la mise au point de diverses cellules-réacteurs (type piston) pour les différentes techniques (Raman, EXAFS-XANES, RPE, DRIFT). Nous avons, en relation avec la Société Horiba/Jobin-Yvon, développé un couplage pour l’analyse simultanée IR/Raman en mode operando de réactions catalytiques. Les applications à ce jour portent sur la conversion du méthanol (Thèse de X. Secordel en cours). Enfin dans le cadre de l’Action Concertée Europeenne (Concorde) et en relation avec le Dr A. Brückner (ACA-Berlin) nous menons des études par spectroscopie Raman operando de la réaction d’activation de l’isopropane sur oxydes mixtes massiques. Par ailleurs nous avons obtenu un financement ANR en 2007 (projet SAXO) pour le développement sur Soleil de la spectroscopie XAS operando (Porteur E. Payen assisté de S Cristol)

III) Conclusion et Perspectives

Le groupe « traitement des coupes pétrolières » que j’anime comporte 2 MCF (P. Blanchard, C. Lamonier) et un AI (P. Defaux) et les travaux en spectroscopie Operando et modélisation sont réalisés dans le groupe « Modélisation et Spectroscopie » animé par le Pr J F Paul auquels participent 1 MCF (S.Cristol). Un CR (E. Berrier) a été recruté en 2006 pour renforcer ce groupe de recherche. L’ensemble des études a majoritairement été réalisé dans le cadre de thèses (5 soutenues depuis 1/1/2005 et 4 sont en cours). Ces travaux seront poursuivis (2 thèses débutent en 2008). La reconnaissance internationale de ces travaux m’a permis d’être nommé « professeur invité » en 2005 à l’Université d’Agriculture et de Technologies de Tokyo (TUAT) (2 mois).

Publications

Dans la base de données : 45
  • 2017

  • Strategy to produce highly loaded alumina supported CoMo-S catalyst for straight run gas oil hydrodesulfurization.
    Miño A., Lancelot C., Blanchard P., Lamonier C., Rouleau L., Roy-Auberger M., Royer S., Payen E.
    Applied Catalysis A: General, vol. 530, pg. 145-153 (2017) DOI
     
  • 2016

  • Potential of templated mesoporous aluminas as supports for HDS CoMo catalysts.
    Miño Andres, Lancelot Christine, Blanchard Pascal, Lamonier Carole, Rouleau Loïc, Roy-Auberger Magalie, Royer Sébastien, Payen Edmond.
    New J. Chem., vol. 40, pg. 4258-4268 (2016) DOI
     
  • Hydroprocessing catalysts based on transition metal sulfides prepared from Anderson and dimeric Co2Mo10-heteropolyanions. A review.
    Nikulshin Pavel, Mozhaev Alexander, Lancelot Christine, Blanchard Pascal, Payen Edmond, Lamonier Carole.
    Comptes Rendus Chimie, vol. 19, pg. 1276-1285 (2016) DOI
     
  • Improvement of HDS catalysts through the modification of the oxidic precursor with 1,5-pentanediol: Gas phase sulfidation and thiophene conversion.
    Blanchard Pascal, Frizi Naïma, Mary Soazic, Baranek Pascale, Lancelot Christine, Lamonier Carole, Payen Edmond.
    Comptes Rendus Chimie, vol. 19, pg. 1286-1302 (2016) DOI
     
  • 2014

  • Tuning Hydrodesulfurization Active-Phase Dispersion using Optimized Mesoporous Titania-Doped Silica Supports.
    Nguyen Dinh Minh Tuan, Rajbhandari Prashant, Lancelot Christine, Blanchard Pascal, Lamonier Carole, Bonne Magali, Royer Sébastien, Dumeignil Franck, Payen Edmond.
    ChemCatChem, vol. 6, pg. 328-338 (2014) DOI
     
  • 2013

  • Immobilization of gold nanoparticles on fused silica capillary surface for the development of catalytic microreactors.
    Ftouni Jamal, Penhoat Maël, Girardon Jean-Sébastien, Addad Ahmed, Payen Edmond, Rolando Christian.
    Chemical Engineering Journal, vol. 227, pg. 103-110 (2013) DOI
     
  • Synergy between XANES Spectroscopy and DFT to Elucidate the Amorphous Structure of Heterogeneous Catalysts: TiO2-Supported Molybdenum Oxide Catalysts.
    Tougerti Asma, Berrier Elise, Mamede Anne-Sophie, La Fontaine Camille, Briois Valérie, Joly Yves, Payen Edmond, Paul Jean-François, Cristol Sylvain.
    Angewandte Chemie International Edition, vol. 52, pg. 6440-6444 (2013) DOI
     
  • Enhanced cell-material interactions on medium-pressure plasma-treated polyhydroxybutyrate/polyhydroxyvalerate.
    Jacobs Tinneke, Declercq Heidi, De Geyter Nathalie, Cornelissen Ria, Dubruel Peter, Leys Christophe, Beaurain Arnaud, Payen Edmond, Morent Rino.
    Journal of Biomedical Materials Research Part A, vol. 101A, pg. 1778-1786 (2013) DOI
     
  • 2012

  • Plasma surface modification of polylactic acid to promote interaction with fibroblasts.
    Jacobs Tinneke, Declercq Heidi, Geyter Nathalie, Cornelissen Ria, Dubruel Peter, Leys Christophe, Beaurain Arnaud, Payen Edmond, Morent Rino.
    Journal of Materials Science: Materials in Medicine, vol. 24, pg. 469-478 (2012) DOI
     
  • Highly controlled synthesis of nanometric gold particles by citrate reduction using the short mixing, heating and quenching times achievable in a microfluidic device.
    Ftouni Jamal, PENHOAT Maël, Payen E, Rolando Christian, Girardon Jean-Sébastien.
    Nanoscale, vol. 4, pg. 4450-4454 (2012) DOI
     
  • Gold nanoparticle synthesis in microfluidic systems and immobilisation in microreactors designed for the catalysis of fine organic reactions.
    Jamal Ftouni, Jean-Sébastien Girardon, Maël Penhoat, Edmond Payen, Christian Rolando.
    Microsystem Technologies, vol. 18, pg. 151-158 (2012) DOI
     
  • Infrared investigation on surface properties of alumina obtained using recent templating routes.
    El-Nadjar Widad, Bonne Magali, Trela Emmanuelle, Rouleau Loïc, Mino Andres, Hocine Smain, Payen Edmond, Lancelot Christine, Lamonier Carole, Blanchard Pascal, Courtois Xavier, Can Fabien, Duprez Daniel, Royer Sébastien.
    Microporous and Mesoporous Materials, vol. 158, pg. 88-98 (2012) DOI
     
  • One-Pot Sol-Gel Preparation for Efficient Cobalt-Molybdenum-Titania Hydrotreating Catalysts.
    Nguyen D. L., Gillot S., Souza D. O., Blanchard P., Lamonier C., Berrier E., Kotbagi T. V., Dongare M. K., Umbarkar S. B., Cristol S., Payen E., Lancelot C.
    ChemCatChem, vol. 4, pg. 2112-2120 (2012) DOI
     
  • 2011

  • Guaiacol derivatives and inhibiting species adsorption over MoS2 and CoMoS catalysts under HDO conditions: A DFT study.
    Badawi Michael, Paul Jean-François, Cristol Sylvain, Payen Edmond.
    Catalysis Communications, vol. 12, pg. 901-905 (2011) DOI
     
  • Effect of water on the stability of Mo and CoMo hydrodeoxygenation catalysts: A combined experimental and DFT study.
    Badawi M., Paul J.F., Cristol S., Payen E., Romero Y., Richard F., Brunet S., Lambert D., Portier X., Popov A., Kondratieva E., Goupil J.M., El Fallah J., Gilson J.P., Mariey L., Travert A., Maugé F.
    Journal of Catalysis, vol. 282, pg. 155-164 (2011) DOI
     
  • Effect of electrode geometry on the uniformity of plasma-polymerized methyl methacrylate coatings.
    De Geyter N., Morent R., Van Vlierberghe S., Frère-Trentesaux M., Dubruel P., Payen E.
    Progress in Organic Coatings, vol. 70, pg. 293-299 (2011) DOI
     
  • 2010

  • Plasma modification of polylactic acid in a medium pressure DBD.
    De Geyter N., Morent R., Desmet T., Trentesaux M., Gengembre L., Dubruel P., Leys C., Payen E.
    Surface and Coatings Technology, vol. 204, pg. 3272-3279 (2010) DOI
     
  • Hydrogen production from ethanol steam reforming over cerium and nickel based oxyhydrides.
    Jalowiecki-Duhamel L., Pirez C., Capron M., Dumeignil F., Payen E.
    International Journal of Hydrogen Energy, vol. 35, pg. 12741-12750 (2010) DOI
     
  • Hydrogen production from ethanol in presence of water over cerium and nickel mixed oxides.
    Jalowiecki-Duhamel L., Pirez C., Capron M., Dumeignil F., Payen E.
    Catalysis Today, vol. 157, pg. 456-461 (2010) DOI
     
  • Synthèse directe du 1,1-diméthoxyméthane à partir de méthanol moyennant une modification mineure du procédé de production de formaldéhyde sur catalyseurs FeMo.
    Gornay J., Secordel X., Capron M., Tesquet G., Fongarland P., Payen E., Dubois J.L., Dumeignil F.
    Oil < Gas Science and Technology - Revue de l<#039;IFP, vol. 65, pg. 751-762 (2010) DOI
     
  • Preface.
    Bordes-Richard Elisabeth, Gaigneaux Eric, Löfberg Axel, Payen Edmond, Ruiz Patricio.
    Catalysis Today, vol. 157, pg. 1-1 (2010) DOI
     
  • TiO2-supported rhenium oxide catalysts for methanol oxidation: Effect of support texture on the structure and reactivity evidenced by an operando Raman study.
    Secordel Xavier, Berrier Elise, Capron Mickaël, Cristol Sylvain, Paul Jean-François, Fournier Michel, Payen Edmond.
    Catalysis Today, vol. 155, pg. 177-183 (2010) DOI
     
  • Direct conversion of methanol into 1,1-dimethoxymethane: remarkably high productivity over an FeMo catalyst placed under unusual conditions.
    Gornay Julien, Sécordel Xavier, Tesquet Guillaume, de Ménorval Béatrice, Cristol Sylvain, Fongarland Pascal, Capron Mickaël, Duhamel Louise, Payen Edmond, Dubois Jean-Luc, Dumeignil Franck.
    Green Chemistry, vol. 12, pg. 1722 (2010) DOI
     
  • Study of the active phase of NiW hydrocracking sulfided catalysts obtained from an innovative heteropolyanion based preparation.
    Ben Tayeb Karima, Lamonier Carole, Lancelot Christine, Fournier Michel, Payen Edmond, Bonduelle Audrey, Bertoncini Fabrice.
    Catalysis Today, vol. 150, pg. 207-212 (2010) DOI
     
  • New Mo–V based oxidic precursor for the hydrotreatment of residues.
    Soogund Deana, Lecour Philippe, Daudin Antoine, Guichard Bertrand, Legens Christelle, Lamonier Carole, Payen Edmond.
    Applied Catalysis B: Environmental, vol. 98, pg. 39-48 (2010) DOI
     
  • Al13–[X–Mo/WOn] (X=Al, Co, V, P) composites as catalysts in clean oxidation of aromatic sulfides.
    Muñoz Mercedes, Romanelli Gustavo, Botto Irma L., Cabello Carmen I., Lamonier Carole, Capron Mickael, Baranek Pascale, Blanchard Pascal, Payen Edmond.
    Applied Catalysis B: Environmental, vol. 100, pg. 254-263 (2010) DOI
     
  • Stability study of polyacrylic acid films plasma-polymerized on polypropylene substrates at medium pressure.
    Morent Rino, De Geyter Nathalie, Trentesaux Martine, Gengembre Léon, Dubruel Peter, Leys Christophe, Payen Edmond.
    Applied Surface Science, vol. 257, pg. 372-380 (2010) DOI
     
  • Influence of Discharge Atmosphere on the Ageing Behaviour of Plasma-Treated Polylactic Acid.
    Morent R., Geyter N., Trentesaux M., Gengembre L., Dubruel P., Leys C., Payen E.
    Plasma Chemistry and Plasma Processing, vol. 30, pg. 525-536 (2010) DOI
     
  • 2009

  • Hydrogen species in CeNi1OY and CeAl0.5Ni1OY mixed oxides catalytic hydrogen reservoirs.
    Duhamel L. Jalowiecki, Debeusscher S., Jobic H., Payen E.
    International Journal of Nuclear Hydrogen Production and Applications, vol. 2, pg. 148 (2009) DOI
     
  • Synthesis, Characterization, and Catalytic Performances of Novel CoMo Hydrodesulfurization Catalysts Supported on Mesoporous Aluminas.
    Bejenaru Nela, Lancelot Christine, Blanchard Pascal, Lamonier Carole, Rouleau Loïc, Payen Edmond, Dumeignil Franck, Royer Sébastien.
    Chemistry of Materials, vol. 21, pg. 522-533 (2009) DOI
     
  • Structure and reducibility of titania-supported monomeric and dimeric molybdenum oxide entities studied by DFT calculations.
    Hamraoui K., Cristol S., Payen E., Paul J.-F.
    Journal of Molecular Structure: THEOCHEM, vol. 903, pg. 73-82 (2009) DOI
     
  • DFT study of furan adsorption over stable molybdenum sulfide catalyst under HDO conditions.
    Badawi Michael, Cristol Sylvain, Paul Jean-François, Payen Edmond.
    Comptes Rendus Chimie, vol. 12, pg. 754-761 (2009) DOI
     
  • Acetalization of glycerol using mesoporous MoO3/SiO2 solid acid catalyst.
    Umbarkar Shubhangi B., Kotbagi Trupti V., Biradar Ankush V., Pasricha Renu, Chanale Jyoti, Dongare Mohan K., Mamede Anne-Sophie, Lancelot Christine, Payen Edmond.
    Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, vol. 310, pg. 150-158 (2009) DOI
     
  • New apatite-based supports prepared by industrial phosphoric acid for HDS catalyst synthesis.
    Achchar Mohammed, Lamonier Carole, Ezzamarty Abdelaziz, Lakhdar Mahjoub, Leglise Jacques, Payen Edmond.
    Comptes Rendus Chimie, vol. 12, pg. 677-682 (2009) DOI
     
  • Preparation of new oxidic precursors based on heteropolyanions for efficient hydrocracking catalysts.
    Ben Tayeb Karima, Lamonier Carole, Lancelot Christine, Fournier Michel, Payen Edmond, Bertoncini F., Bonduelle A.
    Comptes Rendus Chimie, vol. 12, pg. 692-698 (2009) DOI
     
  • Influence of purity of phosphoric acid in the synthesis of apatite: Synthesis of deficient hydroxyapatite.
    Achchar M, Ezzamarty A, Lakhdar M, Aellach B, Ouassouli A El, Leglise J, Kabbabi A, Lamonier C, Payen E.
    Chemical < physical news, vol. 47, pg. 115 (2009)
     
  • 2008

  • Genesis of new HDS catalysts through a careful control of the sulfidation of both Co and Mo atoms: Study of their activation under gas phase.
    FRIZI N, BLANCHARD P, PAYEN E, BARANEK P, REBEILLEAU M, DUPUY C, DATH J.
    Catalysis Today, vol. 130, pg. 272-282 (2008) DOI
     
  • Amorphous oxide as a novel efficient catalyst for direct selective oxidation of methanol to dimethoxymethane.
    Royer Sébastien, Sécordel Xavier, Brandhorst Markus, Dumeignil Franck, Cristol Sylvain, Dujardin Christophe, Capron Mickaël, Payen Edmond, Dubois Jean-Luc.
    Chemical Communications, pg. 865 (2008) DOI
     
  • Hydrogen storage in CeNiXOY and CeM0.5NiXOY (M=Zr or Al) mixed oxides.
    Jalowiecki-Duhamel L., Debeusscher S., Zarrou H., D’Huysser A., Jobic H., Payen E.
    Catalysis Today, vol. 138, pg. 266-271 (2008) DOI
     
  • Computational studies of (mixed) sulfide hydrotreating catalysts.
    Paul Jean-François, Cristol Sylvain, Payen Edmond.
    Catalysis Today, vol. 130, pg. 139-148 (2008) DOI
     
  • A DFT study on benzene adsorption over a corner site of tungsten sulfides.
    Koide Ryutaro, Hensen Emiel J.M., Paul Jean F., Cristol Sylvain, Payen Edmond, Nakamura Hiroyuki, van Santen Rutger A.
    Catalysis Today, vol. 130, pg. 178-182 (2008) DOI
     
  • WOx-CeO2 and WOx-Nb2O5 catalysts deactivation during hexane isomerization.
    Mamede A.-S., Payen E., Granger P., Florea M., Pârvulescu V. I.
    AIChE Journal, vol. 54, pg. 1303-1312 (2008) DOI
     
  • DBD treatment of polyethylene terephthalate: Atmospheric versus medium pressure treatment.
    De Geyter N., Morent R., Leys C., Gengembre L., Payen E., Van Vlierberghe S., Schacht E.
    Surface and Coatings Technology, vol. 202, pg. 3000-3010 (2008) DOI
     
  • Genesis of new gas oil HDS catalysts: Study of their liquid phase sulfidation.
    Frizi Naïma, Blanchard Pascal, Payen Edmond, Baranek Pascale, Lancelot C., Rebeilleau Michael, Dupuy Carole, Dath Jean Pierre.
    Catalysis Today, vol. 130, pg. 32-40 (2008) DOI
     
  • Use of the cobalt salt of the heteropolyanion [Co2Mo10O38H4]6− for the preparation of CoMo HDS catalysts supported on Al2O3, TiO2 and ZrO2.
    Mazurelle Jean, Lamonier Carole, Lancelot Christine, Payen Edmond, Pichon Christophe, Guillaume Denis.
    Catalysis Today, vol. 130, pg. 41-49 (2008) DOI
     

Autres formes de production (brevets, ouvrages, rapports d’expertise,…)

« Préparation par voie directe de sels de cobalt ou de nickel d’hétéropolyanions d’Anderson combinant dans la même structure le molybdène et le cobalt ou le nickel utilisés pour la préparation de catalyseurs d’hydrotraitement », Invention de D.Guillaume, E. Payen, C. Lamonier, K. Marchand, Numéro d’enregistrement national 06/06.828, Extension brevet européen 06/07/2007 n° 07290854.4-2104.

« Procédé de préparation d’une alumine à porosité controlée » Invention de L. Rouleau, S. Royer, C. Lancelot, F. Dumeignil, E. Payen, P. Blanchard