Développement de nouveaux catalyseurs moléculaires pour la transformation du CO2

par Asma Khadhraoui

Projet de thèse en Chimie

Sous la direction de Ally Aukauloo.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes , en partenariat avec Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (laboratoire) , Chimie Inorganique (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (1970-2019) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2017 .


  • Résumé

    La réduction des émissions de CO2 dans notre atmosphère représente une priorité majeure sur le plan environnemental, économique et bien sûr scientifique. Cette réduction passe par un meilleur contrôle des rejets de CO2 d'origine anthropique mais également par le captage et la valorisation du CO2 atmosphérique. Cette valorisation peut être réalisée en utilisant des énergies renouvelables afin de transformer la molécule de CO2 en carburant propre, comme par exemple le méthane ou le méthanol. Comme le CO2 est une molécule très stable thermodynamiquement les chimistes ont recours à l'utilisation de catalyseurs pour promouvoir sa transformation. Les métalloporphyrines, en particulier celles du Fer et du Cobalt, sont parmi les catalyseurs moléculaires les plus performants pour transformer le CO2 par des réactions d'oxydoréduction. Mais beaucoup reste encore à faire pour rendre ces réactions plus économiques en termes d'énergie dans la perspective d'une application industrielle. En s'inspirant des sites actifs d'enzymes connues pour leur capacité à réduire le CO2, nous proposons pour cette thèse de développer des catalyseurs de type métalloporphyrine modifiée, comportant un dispositif de capture et d'activation du CO2 associé au centre métallique présentant l'activité redox. Ce concept original devrait nous permettre d'optimiser le coût énergétique des processus de capture, d'activation et de transformation de la molécule de CO2. La thèse comportera une première partie consacrée à la synthèse (organique et inorganique) et à la caractérisation (RMN, UV-vis, spectrométrie de masse, électrochimie, etc.) des catalyseurs et une deuxième partie focalisée sur l'évaluation de l'activité catalytique de ces complexes vis-a-vis de la réaction de réduction du CO2.

  • Titre traduit

    Development of new molecular catalysts for CO2 conversion


  • Résumé

    Limiting CO2 emission in our atmosphere is one of the most important environmental, energetic and scientific contemporary challenges. To mitigate the concentration of CO2 in our atmosphere a gradual replacement of fossil fuel by more sustainable energy sources should be accompanied by the capture, separation, storage, and utilization of CO2 to produce zero-carbon fuel such as Methane or methanol. Because of the high thermodynamic stability of the CO2 molecule, chemists have developed several catalysts to promote its transformation. Metalloporphyrins, particularly those of Iron and Cobalt, are among the most efficient molecular catalysts for converting CO2 through redox reactions. But much effort remains to be made in order to make these reactions more energetically accessible and compatible with future applications. Inspired by the active site of enzymes capable of performing CO2 reduction, we propose in this PhD research project to develop new modified metolloporphyrins as catalysts, in which we associate a moiety for the capture and the activation of CO2 coupled to a redox active metal center. This original concept should enable us to optimize the energy costs of the capture, activation and transformation processes of the CO2 molecule. The first part of this thesis will be dedicated to the synthesis (organic and inorganic) and the characterization (NMR, UV-vis, mass spectrometry, electrochemistry, etc.) of the catalysts and the second part will be focused on the evaluation of the catalytic activity of these complexes toward CO2 reduction.