NSF-ANR CHE: Conception et développement de catalyseurs à base de métaux abondants pour les réactions du protoxyde d'azote et du dioxyde de carbone avec des hydrocarbures – DEMEANOR

L’objectif principal de ce projet de recherche collaborative entre les États-Unis et la France est de concevoir et développer de nouveaux catalyseurs à base de métaux de transition abondants, capables d’activer et de transformer le protoxyde d’azote (N2O) et le dioxyde de carbone (CO2) — deux gaz à effet de serre puissants — en composés à haute valeur ajoutée tels que des alcools, des époxydes et des polycarbonates. Le projet explorera des stratégies de coordination bimétallique pour améliorer l’activation de petites molécules, en combinant modélisation computationnelle, catalyse homogène et hétérogène, ainsi que spectroscopie operando dans une approche intégrée.
Ce travail vise à établir des méthodologies catalytiques durables qui contribuent à la fois à la réduction des émissions de gaz à effet de serre et à leur valorisation en produits chimiques utiles. La collaboration s’appuie sur des expertises complémentaires en synthèse, catalyse, spectroscopie et modélisation, offrant des opportunités de formation uniques pour les étudiants et les post-doctorants, à travers un encadrement conjoint et des échanges scientifiques transatlantiques.
Le projet apportera des connaissances fondamentales sur les interactions du N2O et du CO2 avec des catalyseurs homogènes et supportés élaborés à partir de métaux abondants. L’hypothèse centrale est que la coordination bimétallique renforcera l’activation et la réactivité de ces petites molécules. En mobilisant des compétences en modélisation DFT, en synthèse organique et en catalyse homogène, ainsi qu’en catalyse supportée et en spectroscopie operando, le projet s’appuiera sur des prédictions computationnelles pour orienter le développement expérimental des catalyseurs.
Cette approche synergique et interdisciplinaire accélérera la découverte de nouveaux systèmes catalytiques et de mécanismes pour la conversion du N2O et du CO2, en relevant des défis majeurs de la chimie durable. Les résultats attendus permettront de renouveler notre compréhension de la réactivité de ces petites molécules et d’ouvrir de nouvelles perspectives pour la valorisation des gaz à effet de serre par des transformations chimiques efficaces, sélectives et économes en énergie.