Conception des catalyseurs hétérogènes bio-inspirés à base de métaux divalents greffés dans des silices mésoporeuses pour l'activation de CO2

par Hanène Kaouther Doghri

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Laurent Bonneviot et de Mongia Said Zina.

Soutenue le 29-06-2017

à Lyon en cotutelle avec l'Université de Tunis El-Manar. Faculté des Sciences de Tunis (Tunisie) , dans le cadre de École Doctorale de Chimie (Lyon) , en partenariat avec École normale supérieure de Lyon (établissement opérateur d'inscription) .

Le président du jury était Anne Giroir-Fendler.

Le jury était composé de Laurent Bonneviot, Mongia Said Zina, Anne Giroir-Fendler, Peter Hesemann, Adel Mnif, Latifa Bergaoui, Frédéric Banse.

Les rapporteurs étaient Peter Hesemann, Adel Mnif.


  • Résumé

    Des complexes bio-inspirés de zinc(II) ont été ancrés à la surface des nanopores d’une silice mésoporeuse de type MCM-41 adopté la technique du pochoir moléculaire à motifs périodiques pour assurer l’isolation des sites en utilisant des ions TMA+ comme espaceur pour contrôler le greffage des fonctions triméthylsilyle. L’objectif étant de mimer le doigt de zinc de l’anhydrase carbonique, une enzyme qui catalyse la réaction réversible d’hydratation du dioxyde de carbone en bicarbonate. Des complexes aminés de métaux de transition ont été aussi ancrés par analogie au site métallique de l’anhydrase carbonique avec un contrôle du voisinage moléculaire comparable à celui des matériaux contenant les complexes à base de zinc. L’interaction du CO2 adsorbé avec les sites actifs de ces matériaux a été aussi étudiée. Les matériaux intermédiaires sont caractérisés à chaque étape par un panel de techniques, dont DRX, analyses élémentaires, adsorption-désorption d’N2, FT-IR, 29Si RMN, XPS et RPE qui confirment l’intégrité de la structure poreuse et la formation des complexes.

  • Titre traduit

    Design of heterogeneous bio-inspired catalysts using divalent metals anchored into mesoporous silica for CO2 activation


  • Résumé

    Bio-inspired diethylenetriamine zinc(II) complexes were anchored into the nanopores of hexagonal mesoporous MCM41-like silicas. A step-by-step approach called “Molecular Stencil Patterning” was adopted to perform an in situ synthesis in order to mimic the zinc finger of the carbonic anhydrase. In the presence of a surface-masking pattern of TMA+ ions, some silanol groups were capped using grafted trimethylsilyl functions. Transition metal complexes have also been anchored in analogy to the metallic site of carbonic anhydrase with a molecular vicinity control comparable to that of materials containing zinc complexes. The interaction of adsorbed CO2 with the active sites of these materials has also been studied. The materials were characterized with a panel of techniques including XRD, elemental analysis, N2-adsorption-desorption, FT-IR, 29Si NMR, XPS and EPR that confirm the integrity of the porous structure and the complexes formation.

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