LCC
Nanoparticules et catalyse
Diversité de systèmes catalytiques et de réactions
Nos activités dans le domaine de la nanocatalyse intègrent les préoccupations de chimie verte et de développement durable. Elles visent à développer des systèmes catalytiques nanométriques innovants, précisément définis et présentant des propriétés catalytiques pertinentes en termes d’activité et de sélectivité, tout en offrant une stabilité adéquate pour permettre un recyclage avec maintien des performances. Les études catalytiques sont menées avec des espèces en solution ou sur support, en veillant à utiliser des conditions en température et pression aussi douces que possible. Comptent parmi nos objectifs le développement de catalyseurs pour des réactions d’hydrogénation, hydrogénolyse, déshydrogénation, hydroformylation, etc. Certains systèmes sont développés pour la valorisation de la biomasse (molécules modèles de la lignine, furfural, …) en molécules plateforme ou carburants de synthèse. Des collaborations avec des chimistes théoriciens permettent d’appréhender les mécanismes réactionnels.
Voir par exemple pour la catalyse d’hydrogénolyse :
– Pour favoriser l’hydrogénolyse sélective de molécules modèles de la lignine, nous avons synthétisé des nanoparticules de rhodium présentant des îlots d’oxyde de nickel à leur surface qui bloquent en partie la surface de rhodium limitant ainsi l’hydrogénation en faveur de l’hydrogénolyse (J. Mol. Catal. A: Chem. 2016, 422, 188-197; doi.org/10.1016/j.molcata.2016.01.014).
Voir comme exemples pour la catalyse d’hydrogénation :
– La synthèse de nanocatalyseurs RuNi a permis d’optimiser l’hydrogénation sélective du furfural. Ce travail a mis en lumière l’intérêt de la dilution du Ru par association au Ni, les effets de synergie Ru/Ni et de la nature du solvant sur les changements de sélectivité (Green Chemistry, 2021, 23, 8480-8500 ; doi.org/10.1039/D1GC02154K).
– Colloidal ruthenium nanoparticles appeared selective catalysts for the hydrogenation of heterocycles at room temperature. Control over activity and chemoselectivity were achieved by both changing the reaction solvent and the stabilizing ligands. The hydrogenation of the carbocycle was achieved with a selectivity up to 70 % at full conversión (Chem. Eur. J. 2024, 30, e202302131, 1-9; doi.org/10.1002/chem.202302131)
– La modulation de l’état d’oxydation de nanoparticules de nickel dispersées dans des liquides ioniques fonctionnalisés a permis de catalyser soit l’hydrogénation chimiosélective (Ni(0)) ou l’hydrogénation par transfert (Ni Ox) de composés carbonylés α,β-insaturés (ChemCatChem 2024, 16(4), e202301441/1-8; doi.org/10.1002/cctc.202301441).
– La dispersion de nanoparticules de rhodium dans les coeurs de micelles de polymères réticulés fonctionnalisés par des ligands oxyde de phosphine a conduit à un système catalytique actifs, sélectif et réutilisables pour l’hydrogénation biphasique aqueuse du styrène. ces nanoréacteurs se sont avérés également applicables à l’hydrogénation sélective d’autres substrats comme des alcynes et des dérivés carbonylés. (ChemCatChem 2024, 16(15), e202400189/1-10; doi.org/10.1002/cctc.202400189).
Ces projets sont menés en collaboration avec :
- sur Toulouse : le LPCNO (chimie théorique), CIRIMAT (XPS)
- en Espagne : UAB (Autonomous University of Barcelona) ; Centro Mixto CSIC-Universidad de Sevilla ;
- au Danemark : DTU Copenhagen (Technical University of Denmark)
- à Singapour : NUS (National University of Singapore)
LCC CNRS
Laboratoire de chimie de coordination du CNRS
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