LCC
Catalyseurs single-site
Les projets de ce thème sont basés sur des systèmes catalytiques dits single site (catalyseurs moléculaires supportés et atomes uniques) immobilisés sur des supports carbonés comme le graphène ou les nanotubes de carbone, visant au développement de processus à faible impact environnemental (économie d’atome, recyclage des catalyseurs, mise en œuvre dans des procédés en continu et/ou sans solvant).
Catalyseurs moléculaires supportés
L’immobilisation sur supports de catalyseurs métalliques moléculaires présente l’avantage de conduire au développement de phases catalytiques qui peuvent être plus facilement séparées du milieu réactionnel, voire réutilisées, ainsi que la possibilité d’une utilisation en continu.
Dans le cas de supports carbonés, il a été démontré que ces derniers pouvaient avoir un rôle non innocent dans la réaction catalytique. Nous étudions l’influence de différents facteurs (comme par exemple la nature de l’interaction et la distance entre le centre catalytiquement actif et le support, la nature et la morphologie de ce dernier, …) sur les performances catalytiques (activité, sélectivité, stabilité).
Dans ce cadre, nous développons des ligands spécifiques pour permettre l’immobilisation de différents complexes de métaux de transition de la droite du tableau périodique correspondants.
Les systèmes développés sont notamment mis en œuvre dans la réaction d’hydrogénation asymétrique de différents substrats par des catalyseurs à base d’or et de rhodium en batch et en flux.
Nous nous intéressons également au développement de catalyseurs pour différentes réactions de (co)polymérisation : catalyseurs de fer et de nickel pour la polymérisation de l’éthylène, de palladium pour la copolymérisation CO/oléfines, ou encore plus récemment de différents systèmes pour la synthèse de polycarbonates par copolymérisation d’époxydes biosourcés, obtenus à partir de terpènes, et le CO2 ; ce dernier jouant également le rôle de solvant dans un procédé opérant en milieu supercritique.
Immobilisation covalente d’un catalyseur de polymérisation de l’éthylène à la surface de nanotube de carbone (crédit J. Durand).
Batch versus flow stereoselective hydrogenation of α-acetamido-cinnamic acid catalyzed by an Au(I) complex
A. Negoi, B. Cojocaru, V. I.Parvulescu, N. Imlyhen, M. Gouygou
Mol. Catal., 2019, 474, 110420. DOI
Ethylene polymerization catalyzed by pyrene-tagged iron complexes: the positive effect of π-conjugation and immobilization on multiwalled carbon nanotubes
L. Zhang, W. Zhang, P. Serp, W.-H. Sun, J. Durand
ChemCatChem, 2014, 6, 1310-1316. DOI
Beneficial influence of nanocarbon on the aryliminopyridylnickel chloride catalyzed ethylene polymerization
L. Zhang, E. Yue, B. Liu, P. Serp, C. Redshaw, W.-H. Sun, J. Durand
Catal. Commun., 2014, 43, 227-230. DOI
Catalyseur à atome unique.
La catalyse à atome unique est devenue depuis quelques années un axe de recherche majeur en catalyse hétérogène.
Dans ces systèmes, l’absence d’effet d’ensemble et l’existence d’effets électroniques forts du support induisent une réactivité très différente de celle des particules métalliques.
Nous développons des stratégies de synthèse visant à stabiliser des atomes métalliques isolés sur des supports de type oxydes ou carbonés et étudions la réactivité de ces espèces dans des réactions d’hydrogénation.
Single atom catalysts on carbon-based materials
C. Rivera-Cárcamo, P. Serp
ChemCatChem, 2018, 10, 5058-5091.
Stabilization of metal single atoms on carbon and TiO2 supports for CO2 hydrogenation: the importance of regulating charge transfer
C. Rivera-Cárcamo, C. Scarfiello, O. Ersen, C. Le Berre, P. Serp
Adv. Mater. Interf., 2021, 8, 2001777. DOI
Supported Metal Single Atom Catalysis.
P. Serp and D. Pham Minh (eds), Wiley-VCH, Weinheim (Germany) 2022, ISBN: 978-3-527-34844-2. DOI
Modèle d’un atome unique de palladium (PdSA) stabilisé sur un feuillet de graphène oxydé (crédits J. Navarro Ruiz, LPCNO, Toulouse, France).
LCC CNRS
Laboratoire de chimie de coordination du CNRS
205 route de Narbonne, BP 44099
31077 Toulouse cedex 4
France