Jean-François Paul

Professeur des Universités

Catalyse Hétérogène

Bâtiment : C3

Bureau : 102

Téléphone : (+33) 03 20 33 77 34

Fax : (+33) 03 20 43 65 61

Email : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

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

Thèmes de recherche

  • Etude ab-initio des mécanismes en catalyse hétérogène et homogène
  • Modélisation ad-initio des données spectroscopiques
  • Spectroscopies operando

Recherches actuelles

Mes recherches portent sur l’étude des mécanismes de la catalyse au niveau atomique. Pour cela j’utilise les outils de la chimie quantique pour déterminer la nature des intermédiaires réactionnels et calculer les énergies d’activation des étapes élémentaires. Les études passent donc par une définition et une modélisation du site actif en catalyse homogène et hétérogène. Pour cela, il est nécessaire de disposer d’information préciser sur la nature des espèces présentent dans le milieu grâce à l’utilisation de méthodes spectroscopique en conditions de réactions. L’interprétation fine des ces données spectroscopiques passe de plus en plus souvent par une étape de modélisation et de comparaison entre les données expérimentales et les spectres calculés théoriquement au niveau quantique.

Ces travaux sont effectués dans les domaines suivant

  • Catalyse par les oxydes et sulfures de molybdènes supportés sur une phase oxyde (Al2O3, TiO2)

Nous recherchons les mécanismes réactionnels de désulfuration et déoxygénation de molécules aromatiques sur des catalyseurs à bases de MoS2 (fig. 1) et sur ceux d’oxydation du méthanol sur des catalyseurs à base de MoO3 (fig. 2).

Figure 1 Géometrie d’absorption du thiophene sur une surface de MoS2 stable dans les conditions de la catalyse.

La formation de lacune n’est pas obligatoire pour permettre l’adsorption de petites molécules comme le thiophène.

Figure 2 : Profils réactionnel de l’oxydation du méthanol par MoO3 déposé sur TiO2.

Les monomère MoO3 sont les espèces les plus stable à faible recouvrement sur la surface mais comme le montre le diagramme, la réaction est pratiquement impossible. L’énergie d’activation calculée est 2 fois plus élevée que celle obtenue expérimentalement. On peut donc en déduire que seuls les espèces polymériques participent à la réaction

  • Modélisation des mécanismes de polymérisation et de métathèse

La métathèse des alcènes et des alcynes peut ètre catalysée par des carbènes ou carbynes de métaux de transitions. Les mécanismes impliquent la formation d’un métallacycle mais les facteurs influençant la stabilité de cet intermédiaire ne sont pas tous connus. Une étude théorique permet de discriminer simplement les effets stériques et électroniques (fig. 3)

Figure 3. Metallacyle formé par l’addition d’acétylène sur (Otbu)3WCH.

  • Modélisation de données spectroscopiques

La définition du modèle utilisé pour les calculs ab-initio doit étre basée sur des données expérimentales précise qui proviennent généralement de spectroscopies effectuée dans les conditions de la réaction. L’interprétation des spectres passe alors souvent par une modélisation ab-initio

Figure 4 Attribution du spectre IR de CO adsorbée sur MoS2.

L’adsorption de CO sur un catalyseur de désulfuration(MoS2) fait apparaitre 2 bandes que nous avons pu attribuer à l’adsorption sur les 2 bords des particules de MoS2. L’évolution des spectres en fonction de la pression partielle en H2S est en accord avec l’interprétation proposée et est une confirmation de la validité du modèle théorique.

Enseignement

  • Préparation aux concours de l’enseignement public (Capes Agrégation)
  • Master ACS (chimie qantique)
  • Master Cinétique et Catalyse (Modélisation appliquée à la catalyse)
  • Master de Sciences des matériaux (théorie des groupes)

Publications

Dans la base de données : 30
  • 2014

  • TiO2-anatase-supported oxorhenate catalysts prepared by oxidative redispersion of metal Re0 for methanol conversion to methylal: A multi-technique in situ/operando study.
    Sécordel Xavier, Tougerti Asma, Cristol Sylvain, Dujardin Christophe, Blanck Dimitri, Morin Jean-Charles, Capron Mickaël, Mamede Anne-Sophie, Paul Jean-François, Languille Marie-Angélique, Brückner Angelika, Berrier Élise.
    Comptes Rendus Chimie, vol. 17, pg. 808-817 (2014) DOI
     
  • 2013

  • A DFT study of the hematite surface state in the presence of H2, H2O and O2.
    Souvi Sidi M.O., Badawi Michael, Paul Jean-François, Cristol Sylvain, Cantrel Laurent.
    Surface Science, vol. 610, pg. 7-15 (2013) DOI
     
  • Density functional theory study of lactic acid adsorption and dehydration reaction on monoclinic 011, , and zirconia surfaces.
    Hammaecher Catherine, Paul Jean-François.
    Journal of Catalysis, vol. 300, pg. 174-182 (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, pg. n/a-n/a (2013) DOI
     
  • Extended Czjzek model applied to NMR parameter distributions in sodium metaphosphate glass.
    Vasconcelos Filipe, Cristol Sylvain, Paul Jean-François, Delevoye Laurent, Mauri Francesco, Charpentier Thibault, Le Caër Gérard.
    Journal of Physics: Condensed Matter, vol. 25, pg. 255402 (2013) DOI
     
  • On the Track to Silica-Supported Tungsten Oxo Metathesis Catalysts: Input from17O Solid-State NMR.
    Merle Nicolas, Girard Guillaume, Popoff Nicolas, De Mallmann Aimery, Bouhoute Yassine, Trébosc Julien, Berrier Elise, Paul Jean-François, Nicholas Christopher P., Del Rosal Iker, Maron Laurent, Gauvin Régis M., Delevoye Laurent, Taoufik Mostafa.
    Inorganic Chemistry, vol. 52, pg. 10119-10130 (2013) DOI
     
  • 2012

  • Quasi-Homogeneous Oxidation of Glycerol by Unsupported Gold Nanoparticles in the Liquid Phase.
    Skrzyńska Elżbieta, Ftouni Jamal, Girardon Jean-Sébastien, Capron Mickaël, Jalowiecki-Duhamel Louise, Paul Jean-François, Dumeignil Franck.
    ChemSusChem, vol. 5, pg. 2065-2068 (2012) DOI
     
  • Periodic DFT Study of the Tetragonal ZrO2Nanocrystals: Equilibrium Morphology Modeling and Atomistic Surface Hydration Thermodynamics.
    Piskorz Witold, Gryboś Joanna, Zasada Filip, Zapała Piotr, Cristol Sylvain, Paul Jean-François, Sojka Zbigniew.
    The Journal of Physical Chemistry C, vol. 116, pg. 19307-19320 (2012) DOI
     
  • 2011

  • Supported oxorhenate catalysts prepared by thermal spreading of metal Re0 for methanol conversion to methylal.
    Sécordel Xavier, Yoboué Anthony, Cristol Sylvain, Lancelot Christine, Capron Mickaël, Paul Jean-François, Berrier Elise.
    Journal of Solid State Chemistry, vol. 184, pg. 2806-2811 (2011) DOI
     
  • Selective conversion of {Mo132} Keplerate ion into 4-electron reduced crown-capped Keggin derivative [Te5Mo15O57]8−. A key intermediate to single-phase M1 multielement MoVTeO light-alkanes oxidation catalyst.
    Canioni Romain, Marchal-Roch Catherine, Leclerc-Laronze Nathalie, Haouas Mohamed, Taulèlle Francis, Marrot Jérôme, Paul Sebastien, Lamonier Carole, Paul Jean-François, Loridant Stéphane, Millet Jean-Marc M., Cadot Emmanuel.
    Chemical Communications, vol. 47, pg. 6413 (2011) DOI
     
  • Methanol conversion over TiO2-anatase supported oxomolybdate catalysts: an integratedoperando– DFT modeling approach.
    La Fontaine C., Yoboue A., Berrier E., Tougerti A., Villain F., Fonda E., Hamraoui K., Paul J.-F., Cristol S.
    Phase Transitions, vol. 84, pg. 700-713 (2011) DOI
     
  • An easily accessible Re-based catalyst for the selective conversion of methanol: evidence for an unprecedented active site structure through combined operando techniques.
    Yoboué Anthony, Susset Audrey, Tougerti Asma, Gallego Daniel, Ramani Sudarsan Venkat, Kalyanikar Malathi, Dolzhnikov Dmitriy S., Wubshet Sileshi G., Wang Yilun, Cristol Sylvain, Briois Valérie, La Fontaine Camille, Gauvin Régis. M., Paul Jean-François, Berrier Elise.
    Chemical Communications, vol. 47, pg. 4285 (2011) DOI
     
  • 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
     
  • Periodic DFT and Atomistic Thermodynamic Modeling of the Surface Hydration Equilibria and Morphology of Monoclinic ZrO2Nanocrystals.
    Piskorz Witold, Gryboś Joanna, Zasada Filip, Cristol Sylvain, Paul Jean-François, Adamski Andrzej, Sojka Zbigniew.
    The Journal of Physical Chemistry C, vol. 115, pg. 24274-24286 (2011) DOI
     
  • Periodic DFT and HR-STEM Studies of Surface Structure and Morphology of Cobalt Spinel Nanocrystals. Retrieving 3D Shapes from 2D Images.
    Zasada Filip, Piskorz Witold, Stelmachowski Paweł, Kotarba Andrzej, Paul Jean-François, Płociński Tomasz, Kurzydłowski Krzysztof J., Sojka Zbigniew.
    The Journal of Physical Chemistry C, vol. 115, pg. 6423-6432 (2011) DOI
     
  • The Antimalarial Ferroquine: Role of the Metal and Intramolecular Hydrogen Bond in Activity and Resistance.
    Dubar Faustine, Egan Timothy J., Pradines Bruno, Kuter David, Ncokazi Kanyile K., Forge Delphine, Paul Jean-François, Pierrot Christine, Kalamou Hadidjatou, Khalife Jamal, Buisine Eric, Rogier Christophe, Vezin Hervé, Forfar Isabelle, Slomianny Christian, Trivelli Xavier, Kapishnikov Sergey, Leiserowitz Leslie, Dive Daniel, Biot Christophe.
    ACS Chemical Biology, vol. 6, pg. 275-287 (2011) DOI
     
  • 2010

  • New insights into oxygen environments generated during phosphate glass alteration: a combined 17O MAS and MQMAS NMR and first principles calculations study.
    Forler Nina, Vasconcelos Filipe, Cristol Sylvain, Paul Jean-François, Montagne Lionel, Charpentier Thibault, Mauri Francesco, Delevoye Laurent.
    Physical Chemistry Chemical Physics, vol. 12, pg. 9053 (2010) DOI
     
  • First-principles calculations of NMR parameters for phosphate materials.
    Vasconcelos Filipe, Cristol Sylvain, Paul Jean-François, Montagne Lionel, Mauri Francesco, Delevoye Laurent.
    Magnetic Resonance in Chemistry, vol. 48, pg. S142-S150 (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
     
  • Periodic Density Functional Theory and Atomistic Thermodynamic Studies of Cobalt Spinel Nanocrystals in Wet Environment: Molecular Interpretation of Water Adsorption Equilibria.
    Zasada Filip, Piskorz Witold, Cristol Sylvain, Paul Jean-François, Kotarba Andrzej, Sojka Zbigniew.
    The Journal of Physical Chemistry C, vol. 114, pg. 22245-22253 (2010) DOI
     
  • Development of the first well-defined tungsten oxo alkyl derivatives supported on silica by SOMC: towards a model of WO3/SiO2 olefin metathesis catalyst.
    Mazoyer Etienne, Merle Nicolas, Mallmann Aimery de, Basset Jean-Marie, Berrier Elise, Delevoye Laurent, Paul Jean-François, Nicholas Christopher P., Gauvin Régis M., Taoufik Mostafa.
    Chemical Communications, vol. 46, pg. 8944 (2010) DOI
     
  • 2009

  • 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
     
  • 2008

  • Experimental and DFT studies of N2O decomposition over bare and Co-doped magnesium oxide—insights into the role of active sites topology in dry and wet conditions.
    Stelmachowski Paweł, Zasada Filip, Piskorz Witold, Kotarba Andrzej, Paul Jean-Francois, Sojka Zbigniew.
    Catalysis Today, vol. 137, pg. 423-428 (2008) DOI
     
  • Potassium Promotion of Cobalt Spinel Catalyst for N2O Decomposition—Accounted by Work Function Measurements and DFT Modelling.
    Zasada Filip, Stelmachowski Pawel, Maniak Gabriela, Paul Jean-Francois, Kotarba Andrzej, Sojka Zbigniew.
    Catalysis Letters, vol. 127, pg. 126-131 (2008) DOI
     
  • Investigation of the Redox Behavior of Ferroquine, a New Antimalarial.
    Chavain Natascha, Vezin Hervé, Dive Daniel, Touati Nadia, Paul Jean-François, Buisine Eric, Biot Christophe.
    Molecular Pharmaceutics, vol. 5, pg. 710-716 (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
     
  • 17O Solid-State NMR and First-Principles Calculations of Sodium Trimetaphosphate (Na3P3O9), Tripolyphosphate (Na5P3O10), and Pyrophosphate (Na4P2O7).
    Vasconcelos Filipe, Cristol Sylvain, Paul Jean-Francois, Tricot Grégory, Amoureux Jean-Paul, Montagne Lionel, Mauri Francesco, Delevoye Laurent.
    Inorganic Chemistry, vol. 47, pg. 7327-7337 (2008) DOI