Une photocatalyse plus proche de la photosynthèse naturelle
Dans la nature, le dioxygène issu de la photosynthèse est utilisé entre autres pour oxyder des substrats organiques essentiels à la biologie et la chimie. Dans leurs recherches sur la photosynthèse artificielle, utile dans le cadre d’un développement durable de l’industrie chimique, les chimistes visent à reproduire cette méthode optimale : ils entendent utiliser l’énergie solaire et du dioxygène pour activer des catalyseurs qui peuvent ensuite réaliser les réactions de transfert d’atomes d’oxygène qui donnent les substrats organiques utiles à tous les secteurs industriels. Mais les méthodes actuelles nécessitent l’ajout de molécules agissant comme des « donneurs sacrificiels d’électrons », ce qui limite l’efficacité de la photosynthèse artificielle. En effet, il s’agit d’une espèce chimique qui fournit des électrons mais dont la présence peut interférer dans la réaction désirée et conduit à des sous-produits non définis. Dans des travaux publiés dans la revue Angewandte Chemie International Edition, des équipes de l’Institut de chimie moléculaire et des matériaux d'Orsay (ICMMO, CNRS/Université Paris-Sud, UPSaclay), de l’Institut de biologie intégrative de la cellule (I2BC, CNRS/CEA/Université Paris-Sud, UPSaclay) et de l’Institut des sciences moléculaires de Marseille (ISM2, CNRS/Aix-Marseille Université/Centrale Marseille) ont montré que l’utilisation d’un accepteur d’électron réversible1 très utilisé dans les études de transfert d’électron photoinduit, le méthylviologène, permet de s'affranchir de cette limitation. Il sert comme relai dans le transfert d’électron vers le dioxygène et le catalyseur générant l’espèce réactive pour la catalyse désirée. Un pas de plus vers une photocatalyse efficace et propre.
- 1À l’inverse du donneur d’électron sacrificiel, l’accepteur d’électron réversible dans cette étude est une entité chimique capable d’accepter un électron et de le transférer d’un photosensibilisateur excité à un catalyseur.
Références
Nhat Tam Vo, Dr. Yasmina Mekmouche, Dr. Thierry Tron, Dr. Régis Guillot, Prof. Frédéric Banse, Dr. Zakaria Halime, Dr. Marie Sircoglou, Dr. Winfried Leibl, Prof. Ally Aukauloo
Reversible Electron Relay to Exclude Sacrificial Electron Donor in Photocatalytic Oxygen Atom Transfer Reaction with O2 in Water
Angewandte Chemie Int. Ed. – Septembre 2019
DOI: 10.1002/anie.201907337