Les avancées des méthodes quantiques (théorie de la fonctionnelle de la densité notamment)
permettent aujourd’hui d’explorer la réactivité de systèmes catalytiques complexes (hétérogènes ou homogènes) utilisés industriellement ou susceptibles de l’être.
Le cours illustre comment les approches quantiques modernes permettent :
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- de comprendre la réactivité par le calcul de propriétés catalytiques
- d’aider à l’interprétation de résultats expérimentaux
- de prédire des propriétés clefs pour optimiser de nouveaux catalyseurs.
Le cours présentera les différents aspects suivants :
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- Rappels fondamentaux : théorie de la fonctionnelle de la densité (hypothèses majeures), approches orbitalaires, structures de bandes dans un solide et en surface, logiciels académiques/commerciaux
- Choix de modèles pertinents pour la description des sites actifs: moléculaires (organométalliques), périodiques (surfaces catalytiques)
- Calculs de propriétés clefs en catalyse: structure, spectroscopie, thermodynamique et cinétique
- Modélisation micro-cinétique et multi-échelle
- « Catalysis by design » : vers la prédiction de descripteurs quantiques et relation structure-activité
Le cours abordera de nombreuses études de cas illustrant des systèmes d’intérêts industriels : surfaces de métaux, d’oxydes, sulfures, zéolithes, agrégats métalliques supportés, systèmes organométalliques… et réactions associées d’hydrogénation, hydrogénolyse, désulfuration, isomérisation, craquage, oligomérisation, …
