Spiros Zafeiratos

Ces travaux portent sur l’utilisation de catalyseurs à base de nickel pour transformer le dioxyde de carbone en carburants et produits chimiques à valeur ajoutée par catalyse hétérogène (thermocatalyse). En comprenant le fonctionnement de ces matériaux à l’échelle atomique au cours des réactions, il devient possible de concevoir des catalyseurs plus efficaces et plus durables pour le recyclage du CO₂.

1. Barreau, M.; Salusso, D.; Zhang, J.; Haevecker, M.; Teschner, D.; Efimenko, A.; Borfecchia, E.; Sobczak, K.; Zafeiratos, S. Thermal Activation and Deactivation of Ni-Doped Ceria Catalysts in CO2 Methanation. Small Science 2025, 5, 2400540, https://doi:10.1002/SMSC.202400540.
2. Barreau, M.; Salusso, D.; Zhang, J.; Haevecker, M.; Teschner, D.; Efimenko, A.; Bournel, F.; Gallet, J.J.; Borfecchia, E.; Sobczak, K.; et al. Uncovering the Critical Function of Lanthanum in CH4 Production from CO2 Using Exsolved LaNiO3 Perovskite Catalysts. J Mater Chem A Mater 2024, 12, 7605–7621, https://doi:10.1039/D3TA07391B.
3. Barreau, M.; Salusso, D.; Li, J.; Zhang, J.; Borfecchia, E.; Sobczak, K.; Braglia, L.; Gallet, J.J.; Torelli, P.; Guo, H.; Lin, S.; Zafeiratos, S. Ionic Nickel Embedded in Ceria with High Specific CO2 Methanation Activity. Angewandte Chemie International Edition (2023), 62, e202302087, doi.org/10.1002/anie.202302087

Ces recherches portent sur le développement de matériaux d’électrodes pour les cellules à oxyde solide (SOC), en visant l’amélioration de leurs performances et de leur durabilité grâce à une compréhension approfondie de leur fonctionnement sous conditions réelles d’opération.

1. Zhang, J.; Barreau, M.; Dintzer, T.; Haevecker, M.; Teschner, D.; Efimenko, A.; Luo, W.; Zafeiratos, S. Unveiling Key Interface Characteristics of Ni/Yttria-Stabilized Zirconia Solid Oxide Cell Electrodes in H2O Electroreduction Using Operando X-Ray Photoelectron Spectroscopy. ACS Appl Mater Interfaces 2024, 16, 37915–37926, https://doi.org/10.1021/acsami.4c05046 .
2. D. Chen, J. Zhang, M. Barreau, S. Turczyniak-Surdacka, O. Joubert, A.L.G. la Salle & S. Zafeiratos, S. (2023). Ni-doped CeO2 nanoparticles to promote and restore the performance of Ni/YSZ cathodes for CO2 electroreduction. Applied Surface Science, 611, 155767. https://doi.org/10.1016/J.APSUSC.2022.155767
3. D. Chen, M. Barreau, S. Turczyniak-Surdacka, K. Sobczak, M. Strawski, A.L.G. La Salle, A. Efimenko, D. Teschner, C. Petit, S. Zafeiratos, Ceria nanoparticles as promoters of CO2 electroreduction on Ni/YSZ: an efficient preparation strategy and insights into the catalytic promotion mechanism, Nano Energy. 101 (2022) 107564. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107564

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Ces travaux (en collaboration avec l'équipe de Cuong Pham-Huu) étudient le remplacement du chauffage conventionnel par four externe dans les réacteurs catalytiques par une activation électrique via le chauffage par induction. Cette approche permet une délivrance directe de l’énergie au catalyseur, améliorant à la fois l’efficacité énergétique et la flexibilité opérationnelle des procédés.

1. Zafeiratos, S.; Ulrich, G.; Nhut, J.M.; Michon, C.; Pham-Huu, C. Electrification of Catalytic Processes with Induction Heating: The Possible Hidden Role of Non-Thermal Magnetic Fields. Materials Today Catalysis 2026, 12, 100134, https://doi.org/10.1016/j.mtcata.2025.100134.
2. Truong-Phuoc, L.; Duong-Viet, C.; Nhut, J.M.; Pappa, A.; Zafeiratos, S.; Pham-Huu, C. Induction Heating for the Electrification of Catalytic Processes. ChemSusChem 2025, 18, e202402335, https://doi.org/10.1002/cssc.202402335.

Ces recherches appliquent l’Analyse du Cycle de Vie (ACV) afin d’évaluer les impacts environnementaux et énergétiques de nouveaux procédés de conversion du CO₂ et de catalyseurs développés à l’échelle laboratoire. L’objectif est d’identifier dès les premières étapes les solutions les plus prometteuses et d’orienter la conception de technologies plus durables.

Pappa, A.; Pham-Huu, C.; Papaefthimiou, S.; Zafeiratos, S. Catalytic Approaches for CO₂ Conversion to Value-Added Products: An Overview of Life Cycle Assessment Studies. Advanced Energy and Sustainability Research 2025, 6, 2400399.  

https://doi.org/10.1002/aesr.202400399.

Ces travaux utilisent des techniques de spectroscopie in situ et opérando pour sonder la surface des matériaux catalytiques et électrocatalytiques sous conditions de fonctionnement. En combinant des techniques de laboratoire et de rayonnement synchrotron, ces approches permettent de comprendre comment la composition et la chimie de surface évoluent au cours des réactions et concevoir de meilleurs catalyseurs.

1. Salusso, D.; Scarfiello, C.; Efimenko, A.; Minh, D.P.; Serp, P.; Soulantica, K.; Zafeiratos, S. Direct Evidence of Dynamic Metal Support Interactions in Co/TiO2 Catalysts by Near-Ambient Pressure X-Ray Photoelectron Spectroscopy. Nanomaterials 2023, 13, 2672, https://doi.org/10.3390/nano13192672.
2. Zafeiratos, S. X-Ray Photoelectron Spectroscopy in Catalysis: Impact and Historical Background. Catalytic Science Series (2023), 21, 1–11,  https://doi.org/10.1142/9781800613294_0001.
3. Doh, W. H.; Papaefthimiou, V.; Dintzer, T.; Dupuis, V.; Zafeiratos, S., Synchrotron Radiation X-ray Photoelectron Spectroscopy as a Tool To Resolve the Dimensions of Spherical Core/Shell Nanoparticles. Journal of Physical Chemistry C 2014, 118 (46), 26621-26628, https://doi.org/10.1021/jp508895u