Nanomatériaux finement contrôlés pour catalyser la transformation du CO2 en carburants de synthèse et molécules plateformes. – PRECINANOMAT

Le projet PRECINANOMAT vise à développer de nouveaux nanomatériaux de structure tridimensionnelle bien contrôlée et constitués de nanoparticules métalliques supportées pour l’évaluation de leur performance en tant que catalyseurs dans la production de carburants de synthèse et de molécules plateformes à partir du CO2. La méthodologie proposée consistera à explorer différentes stratégies pour la préparation des catalyseurs afin de trouver des règles de conception pour accéder à des systèmes catalytiques à l’échelle nanométrique qui soient hautement efficaces pour ce domaine important de la catalyse. Ainsi, en exploitant des acquis en ingénierie moléculaire et nanotechnologies, des nanoparticules (NPs) monométalliques de très petite tailles et précisément définies de Ru, Ni, Cu et leurs homologues bimétalliques, seront préparées puis déposées dans les cavités d’architectures 3D-MOFs bien contrôlées en tant que matériaux supports, ou bien formées in situ par décomposition directe de précurseurs organométalliques en présence d’un support préformé. Une autre stratégie de synthèse, plus ambitieuse, consistera à construire le support MOF autour des nanoparticules pour les encapsuler in situ. Les nanomatériaux NPs@3D-MOFs obtenus seront évalués comme catalyseurs intégrés en hydrogénation sélective du CO2 en acide formique, et diméthyléther via le méthanol. Un criblage en catalyse et des études mécanistiques permettront d’établir les relations structure/propriétés des nanomatériaux testés et au-delà d’identifier les meilleurs candidats catalyseurs. L’objectif est d’optimiser les performances en catalyse, incluant les aspects de stabilité et recyclage. Les percées obtenues devraient aider au développement de méthodes plus durables pour la synthèse d’hydrocarbures pour l’énergie et de molécules plateformes de valeur ajoutée pour la chimie à partir du CO2 dans des conditions douces. S’appuyant sur de solides efforts de recherche au sein d’une collaboration entre la France et Singapour qui rassemble des expertises complémentaires reconnues, ainsi que sur des résultats préliminaires, ce projet devrait apporter de nouvelles avancées quant à l’élaboration de nanomatériaux catalytiques efficaces pour la valorisation du CO2 et au-delà, contribuer à répondre aux besoins futurs en matière d’énergie et de chimie fine via la conversion d’une ressource primaire comme le CO2 en carburants et molécules plateformes.