Une photocatalyse propre et efficace
Publié par Isabelle le 05/11/2019 à 14:00
Source: CEA

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Une équipe de l'Institut Joliot et ses partenaires ont montré que l'utilisation d'un accepteur d'électron réversible, c'est-à-dire capable d'accepter et transférer un électron, permet d'optimiser des réactions de photocatalyse propres pour la fabrication de composés organiques d'intérêt.

Les approches bio-inspirées de photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et σύνθεσις sýnthesis, composition)...) artificielle jouent un rôle très important dans le cadre du développement durable (Le développement durable (traduction de Sustainable development) est une nouvelle conception de l'intérêt public, appliquée à la croissance économique et reconsidérée...) de l'industrie chimique. Dans la nature, le dioxygène (Le dioxygène est une molécule composée de deux atomes d'oxygène, notée O2, qui est à l'état de gaz aux conditions normales de pression et de température.) issu de la photosynthèse est utilisé entre autres pour oxyder des substrats organiques essentiels à la biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de...) et à la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces...). Dans ce contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu traditionnellement de l'analyse...), les chimistes visent à reproduire cette méthode optimale: ils souhaitent utiliser l'énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de manière diffuse à travers l'atmosphère. Sur Terre, l'énergie solaire est à...) et le dioxygène pour activer des catalyseurs qui pourront ensuite réaliser les réactions de transfert d'atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est...) d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) nécessaires à la fabrication de substrats organiques utiles à tous les secteurs industriels.

Cependant, les méthodes actuelles nécessitent l'ajout de molécules agissant comme des "donneurs sacrificiels d'électrons", ce qui limite l'efficacité de la réaction photocatalytique. En effet, il s'agit d'une espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept flou dont il existe une...) chimique qui fournit des électrons mais dont la présence peut interférer dans la réaction désirée et qui conduit à des sous-produits non définis.

Dans la présente étude, des chercheurs de l'I2BC (Institut Joliot) et du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) ont montré que l'utilisation d'un accepteur d'électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des composants de l'atome.) réversible, le méthylviologène (MV), très utilisé dans les études de transfert d'électron photo-induit, permet de s'affranchir de cette limitation. Le MV sert de relais dans le transfert d'électron vers l'O2 et le catalyseur (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ; il participe à la réaction mais il ne fait partie ni des produits, ni des...) (complexe de fer) générant l'espèce réactive pour la catalyse (La catalyse est l'action d'une substance appelée catalyseur sur une transformation chimique dans le but de modifier sa vitesse de réaction. Le catalyseur, qui est en général en quantité beaucoup plus...) désirée. Un pas de plus vers une photocatalyse efficace et propre !

Références
Reversible Electron Relay to Exclude Sacrificial Electron Donors in the Photocatalytic Oxygen Atom (L'appellation Atom se réfère à deux standards liés.) Transfer Reaction with O2 in Water | Angewandte Chemie
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