Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay

Chimie Inorganique

Photosynthèse artificielle

Axe 3 - REACTIONS de REDUCTION

Animé par Zakaria Halime (zakaria.halime@u-psud.fr)

 

Electrocatalyse de la réduction du CO2

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Les métalloporphyrines, particulièrement celles de fer, sont parmi les catalyseurs les plus performants pour la réduction électrocatalytique du CO2 en CO. D’autre part, l’utilisation de liquides ioniques comme électrolytes pour l’électrocatalyse hétérogène du CO2 permet de réaliser cette réaction à des potentiels plus positifs et par conséquent plus économiques en terme d’énergie. En développant des porphyrines de fer modifiées comportant des unités embarquées de type liquide ionique, nous avons mis au point un catalyseur parmi les plus efficaces et sélectifs pour la réduction du CO2 dans l’eau et sans utilisation de source de proton externe

            

Local Ionic Liquid Environment at a Modified Iron Porphyrin Catalyst Enhances Electrocatalytic Performance of CO2 to CO Reduction in Water. A. Khadhraoui, P. Gotico, B. Boitrel, W. Leibl, Z. Halime, A. Aukauloo (2018) Chem. Comm. (submitted)

 

Réduction photocatalytique de CO2 en CO

Dans la nature, les CO déshydrogénases transportent le CO provenant de la réduction du CO2 et l'engagent dans une réaction de carbonylation. Inspirée par ce modèle naturel, la stratégie décrite ici est d’utiliser immédiatement le CO produit par photocatalyse dans une réaction de carbonylation. Pour réaliser une preuve de concept, nous avons utilisé un dispositif à deux compartiments (COware® two-chamber system) consistant en une première cellule pour la photo production du CO, couplée à une deuxième chambre dans laquelle le CO est utilisé dans une réaction de carbonylation, sans ouverture du dispositif.

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Visible-Light-Driven Reduction of CO2 to CO and Its Subsequent Valorization in Carbonylation Chemistry and 13C Isotope Labeling. P. Gotico, A. Del Vecchio, D. Audisio, A. Quaranta, Z. Halime, W. Leibl, A. Aukauloo (2018) ChemPhotoChem 2, 715-719

En plus d’être actifs comme catalyseur pour la réduction électrocatalytique du CO2, les complexes Ni-cyclam sont également plus sélectifs pour la formation de CO que celles d’H2, mais jusqu’à très récemment leur utilisation était limitée à des électrodes de mercure. Dans ce projet, nous avons développé une nouvelle méthode pour coupler ce catalyseur bien établi à un chromophore de type ruthénium tris-bipyridine afin de réaliser une catalyse activée par la lumière visible. L’activation de cette dyade par une lumière d’une longueur d’onde de 450 nm en présence d’un donneur d’électrons sacrifié conduit d’abord à la réduction du centre métallique NiII puis à la réduction du CO2 en CO.

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Carbon Dioxide Reduction Via Light Activation of a Ruthenium-Ni(C1yclam) Complex. C. Herrero, A. Quaranta, S. El Ghachtouli, B. Vauzeilles, W. Leibl, A. Aukauloo (2014) Phys. Chem. Chem. Phys.16, 12067-12072

 

Catalyseurs moléculaires pour la production d’hydrogène

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Dans le but de remplacer le platine à la cathode des électrolyseurs actuels, notre groupe a travaillé sur la mise au point de catalyseurs moléculaires à base de cobalt et de nickel pour la production du dihydrogène. Nous avons montré que certains complexes moléculaires subissent des modifications chimiques conduisant à la formation des nanoparticules métalliques qui présentent des propriétés catalytiques très intéressantes. La nature des complexes précurseurs est essentielle pour la formation de telles nanoparticules catalytiques. Nous étudions depuis peu la possibilité d’utiliser de tels matériaux pour la réduction catalytique du CO2.

            

A Nickel Dimethyl Glyoximato Complex to Form Nickel Based Nanoparticles for Electrocatalytic H2 Production. S. Cherdo, S. E. Ghachtouli, M. Sircoglou, F. Brisset, M. Orio, A. Aukauloo (2014) Chem. Comm. 50, 13514-13516

 


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