Développement de nouveaux catalyseurs moléculaires pour la réduction du CO2
Auteur / Autrice : | Asma Khadhraoui |
Direction : | Ally Aukauloo, Zakaria Halime |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie |
Date : | Soutenance le 30/03/2022 |
Etablissement(s) : | université Paris-Saclay |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes |
Partenaire(s) de recherche : | Equipe de recherche : Institut de chimie moléculaire et des matériaux d’Orsay (Orsay, Essonne ; 2006-....) |
référent : Faculté des sciences d'Orsay | |
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Chimie (2020-....) | |
Jury : | Président / Présidente : Hynd Remita |
Examinateurs / Examinatrices : Corinne Lagrost, Rita Meunier-Prest, Guy Royal, Marine Desage-El Murr | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Corinne Lagrost, Rita Meunier-Prest |
Mots clés
Résumé
La réduction des émissions de CO₂ dans notre atmosphère représente une priorité majeure sur le plan environnemental, économique et scientifique. Le développement de catalyseurs permettant de capturer, activer, réduire et valoriser le CO₂ est au cœur de ce défi. Les métalloporphyrines, en particulier celles du Fer, sont parmi les catalyseurs moléculaires les plus performants pour transformer le CO₂ par des réactions d’oxydoréduction. Pour rendre ces réactions plus économiques en termes d’énergie nous cherchons à réduire leur coût énergétique opérationnel, c’est-à-dire à abaisser le potentiel auquel l’électrocatalyse est réalisée. En s’inspirant de l’enzyme CO déshydrogénase (CODH) qui catalyse la réduction réversible du CO₂ en CO, nous avons synthétisé diverses séries de porphyrines de Fer fonctionnalisées. Nous avons montré que la présence des groupements chargés positivement de type liquide ionique dans la seconde sphère de coordination pourrait aider à stabiliser l’intermédiaire [Fe-CO₂] lors de l’électrocatalyse par des interactions électrostatiques à travers l’espace. Nous avons également prouvé que ces catalyseurs présentent des activités électrocatalytiques élevées à des faibles surtensions dans l’eau comme solvant et source de protons propres. Enfin, nous avons démontré que les performances électrocatalytiques de ces modèles impliquant des interactions électrostatiques à travers l'espace dépasse celle des catalyseurs optimisés selon la stratégie classique des effets électroniques à travers les liaisons chimiques.