Elaboration et études physico-chimiques de nouveaux catalyseurs moléculaires ou composites pour l'électroréduction du CO2

par Aymeric Pellissier

Thèse de doctorat en Électrochimie

Sous la direction de Sylvie Chardon-Noblat.

Soutenue en 2005

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Ce mémoire est consacré à l'élaboration et à l'étude physico-chimique de nouveaux catalyseurs bifonctionnels pour l'électroréduction du CO2. Dans ce contexte, une approche dite " moléculaire " et une dite " inorganique " ont été développées. Pour l'approche " moléculaire ", des catalyseurs bifonctionnels, nouveaux complexes hétérobimétalliques du type [Cl(CO)3Re(L)M(Cp*)Cl]+ (L = ligand bisdiimine ; M = Ir, Rh ; Cp* = η5-pentaméthyl-cyclopentadiényle) ont été synthétisés, et les interactions intramoléculaires entre les centres métalliques ont été étudiées. Des électrocatalyses préparatives de réduction du CO2 ont été conduites avec ces complexes en solution homogène mais aussi avec des électrodes modifiées obtenues par électropolymérisation anodique des pyrrole fonctionnalisés par ces mêmes complexes en milieu hydro-organique ou aqueux. Pour la deuxième approche " inorganique ", nous avons mis au point la synthèse des précurseurs adéquats pour élaborer des films fonctionnalisés par des complexes carbonyle de ruthénium cationiques [Ru(L)(CO)2(MeCN)2]2+ et [Ru(L)(CO)2(MeCN)]22+ (L = bipyridine substituée par des pyrroles), substrats nécessaires à la préparation de matériaux composites associant des nanoparticules métalliques et un polymère rédox. Ces complexes ont été déposés à la surface d'électrodes par électropolymérisation anodique des pyrroles et ont ainsi permis d'obtenir des films cationiques précurseurs de catalyseurs bifonctionnels. Les résultats des électrocatalyses de réduction du CO2 avec les composés issus des deux approches montrent qu'il existe des effets coopératifs au sein des catalyseurs bifonctionnels.


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  • Titre traduit

    Elaboration and physico-chemical investigations of new molecular or composite catalysts for CO2 reduction


  • Résumé

    This work deals with the synthesis and physico-chemical investigations of new bifunctional catalysts for CO2 electroreduction. In this context, a “molecular” approach and an “inorganic” one have been developed. In the “molecular” approach, the bifunctional catalysts are new heterobimetallic complexes such as [Cl(CO)3Re(L)M(Cp*)Cl]+ (L = bisdiimine ligand ; M = Ir, Rh ; Cp* = η5-pentamethyl-cyclopentadienyl). The physico-chemical properties of these complexes and intramolecular interactions between the metallic centres have been studied. Preparative electrocatalysis of CO2 reduction have been performed with these complexes in homogeneous solutions. Finally, modified electrodes have been prepared by anodic electropolymerisation of pyrrole appended complexes. These cathodes have been used for the electrocatalysis of CO2 reduction in hydro-organic or aqueous media. In the “organic” approach, we design and synthesized electropolymerisable cationic ruthenium complexes as precursors of polymeric materials used to confine metallic particles. The syntheses of [Ru(L)(CO)2(MeCN)2]2+ and [Ru(L)(CO)2(MeCN)]22+ (L = pyrrole substituted by bipyridine) complexes have been developped and their electrochemical properties have been studied. These complexes were coated on electrode surfaces by anodic electropolymerisation of pyrrole group to produce cationic films precursors of bifunctional catalysts. The activity of bifunctional catalyst was investigated. We especially showed that CO2 reduction proceeds through a cooperative effect.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (215 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/GRE1/0209
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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/GRE1/0209/D
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