Laboratoire de Chimie de Coordination UPR 8241


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Lien covalent entre complexes photosensibles et nanoparticules pour une oxydation de l'eau plus efficace

Ces travaux, soutenus par la communauté de travail transpyrénéenne et l’université fédérale de Toulouse, sont issus d’une recherche collaborative entre deux laboratoires français et deux laboratoires espagnols. Ils visent la production d’un carburant solaire, l’hydrogène, par photo-décomposition de la molécule d’eau. Le principal verrou à la production d’H2 par cette voie est la lenteur de la réaction concomitante de formation d’oxygène. Dans ce domaine, les nanomatériaux ont émergé récemment comme catalyseurs potentiels, ouvrant de nouvelles perspectives. Mener des études pertinentes sur l’influence de la structure des nanomatériaux sur leurs performances catalytiques afin d’établir des relations structure/propriétés, requiert de maîtriser finement leur synthèse.

S’appuyant sur les savoir-faire de l’équipe "Ingénierie des Nanoparticules Métalliques" au LCC, la synthèse organométallique de nanoparticules d’oxyde de cobalt (Co3O4) et le greffage covalent de complexes photosensibles de type Ru (II) polypyridyliques (PS) à leur surface, via des fonctions phosphonates, ont constitué le socle de cette étude. Les nanomatériaux PS-Co3O4 résultants représentent les premières dyades hybrides comportant un métal de transition de la 1ère rangée, abondant et peu coûteux, capables de catalyser, sous activation lumineuse, la réaction de formation de l’oxygène. Les résultats obtenus illustrent l’apport de la chimie de coordination au travers de performances photo-catalytiques significativement plus élevées que celles obtenues avec de simples mélanges des mêmes composants mais non liés, validant ainsi l’intérêt du concept appliqué. L’élaboration d’autres systèmes hybrides impliquant d’autres métaux et/ou complexes photosensibles est en cours dans l’objectif d’identifier des systèmes plus performants.

Référence :
Light-driven water oxidation using hybrid photosensitizer-decorated Co3O4 nanoparticles, J. De Tovar, N. Romero, S. Denisov, R. Bofill, C. Gimbert-Suriñach, D. Ciuculescu-Pradines, S. Drouet, A. Llobet, P. Lecante, V. Colliere, Z. Freixa, N. McClenaghan, C. Amiens, J. García-Antón,* K. Philippot,* X. Sala*, Materials Today Energy, 2018, 9, 506-515, 10.1016/j.mtener.2018.07.008