Electrocatalyseurs sans métal noble pour la réduction des protons, du dioxyde de carbone et des nitrates grâce aux interactions de la deuxième sphère de coordination – ElectroCat

Devant la déplétion des ressources naturelles de la planète et la pollution qui en résulte, l’humanité doit passer d’un modèle d’économie linéaire vers une économie circulaire, où les produits seront systématiquement recyclés en boucle selon un cercle vertueux. Pour transformer les quantités colossales de déchets produits, tels que le dioxyde de carbone et les nitrates en combustibles ou en produits chimiques d’intérêt et pour réduire l’eau en hydrogène, il est nécessaire de concevoir de nouveaux catalyseurs qui soient performants, stables et bon marché. C’est l’objectif de ce projet qui vise à introduire, dans la deuxième sphère de coordination de complexes de phtalocyanines et quaterpyridines, des fonctions chimiques adéquates pour amplifier leurs performances catalytiques. L’objectif est de mettre au point des catalyseurs bon marché, efficaces et stables sans métal noble et fonctionnant dans l’eau pour la réduction des protons, du gaz carbonique et des nitrates qui auront une application dans le secteur de l’énergie et de l’industrie chimique. L’approche méthologique est fondée sur l’utilisation de catalyseurs déjà actifs pour la réduction des protons, du CO2 et des nitrates qui seront fonctionnalisés par des groupes acide/basique, ou chargé électriquement, afin de stabiliser les états de transitions ou les intermédiaires réactionnels afin de diminuer le surpotentiel et accroitre et/ou modifier la sélectivité. La pertinence de cette stratégie est démontrée dans les enzymes tels que l’hydrogénase, la CO déshydrogénase et la nitrite réductase et avec des catalyseurs synthétiques. Les propriétés catalytiques de ces catalyseurs seront étudiées dans l’eau après leur immobilisation dans des matériaux carbonés tels que les nanotubes de carbone ou feutre de carbone. Une étude par des techniques électrochimiques et spectroscopiques ainsi que des calculs quantiques permettront d’élucider le mécanisme catalytique et à la prédiction de catalyseurs encore plus actifs.