Elaboration de catalyseurs hybrides poreux pour la catalyse hétérogène

Elaboration of porous hybrid catalysts for heterogeneous photocatalysis

• Auteur / Autrice : Nadine Mahmoud
• Direction : Jean-Philippe Goddard, Bénédicte Lebeau, Joumana Toufaily
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 14/11/2023
• Etablissement(s) : Mulhouse
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'innovation moléculaire et applications (Strasbourg ; Mulhouse ; 2018-....) - Institut de Science des Matériaux de Mulhouse - Institut de Science des Matériaux de Mulhouse / IS2M - Laboratoire d'innovation moléculaire et applications / LIMA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radicaux (chimie)

Photochimie

Matériaux hybrides

Synthèse organique

Matériaux poreux

Photocatalyse

Mots clés libres

Photocatalyse homogène et hétérogène

Matériaux mésoporeux

Synthèse organique

SBA-15 et SBA-16

Matériaux hybrides

Photochimie

Transfert mono-électronique

Chimie radicalaire

Homogeneous and heterogeneous photocatalysis

Mesoporous materials

Organic synthesis

SBA-15 and SBA-16

Hybrid materials

Photochemistry

Mono-electronic transfer

Radical chemistry

Résumé

La tendance mondiale actuelle à suivre le concept de chimie verte favorise le développement de voies photochimiques utilisant la lumière solaire. L'irradiation directe du substrat par la lumière visible n'est pas toujours possible, car peu de molécules organiques absorbent dans le visible. Pour contourner ce problème, la photocatalyse est apparue comme une solution pertinente. Ce concept utilisait un photocatalyseur (PC) qui absorbe la lumière visible pour activer le substrat organique. Les colorants organiques sont considérés comme des PC intéressants. Ainsi, pour renforcer les aspects verts de ces transformations organiques, l'hétérogénéisation des PC sur des silices mésoporeuses organisées (SMO) a été réalisée. Ces matériaux peuvent jouer un double rôle, d'abord en supportant les PC, puis en fournissant un environnement confiné pouvant impacter la réactivité et la sélectivité des réactions. Dans ce contexte, l'éosine Y a été liée de manière covalente aux différentes SMO pour obtenir des PC hétérogènes dont les performances ont été évaluées dans les réactions organiques telles que la cyclisation radicalaire. De plus, le catalyseur de Fukuzumi a été immobilisé sur des SMO par interaction électrostatique. L'effet du matériau sur la synthèse organique a été examiné par des réactions d'isomérisation de stilbène.Par conclusion, des photocatalyseurs hétérogènes recyclables ont été conçus. Un effet de matériau sur la synthèse organique a été observé. Une réaction contre la thermodynamique a été favorisé par catalyse hétérogène.

The current global trend to follow the concept of green chemistry favors the development of photochemical pathways using sunlight. The direct visible light irradiation of the substrate is not always possible, since few organic molecules absorb in this wavelengths range. To circumvent this problem, the photocatalysis appeared as a pertinent solution. This concept used a photocatalyst (PC) which absorbs the visible light to activate the organic substrate. The organic dyes are considered as interesting PCs. Indeed, generally, they are neither expensive nor toxic. Thus, to strengthen the green aspects of these organic transformations, the heterogeneization of PC on organized mesoporous silica has been carried out. These materials can play a dual role in organic synthesis, first by supporting the PCs and then by providing a confined environment that can impact the reactivity and the selectivity of the reactions. In this context, eosin Y has been covalently linked to different organized mesoporous silicas to obtain a heterogeneous photocatalytic system whose performance in organic reactions such as radical cyclization has been evaluated. Furthermore, the Fukuzumi catalyst was immobilized on mesoporous silicas organized by electrostatic interaction. The effect of the material on organic synthesis was examined by stilbene isomerization reactions.By conclusion, recyclable heterogeneous photocatalysts were designed. a material effect on organic synthesis was observed. A reaction against thermodynamics was promoted by heterogeneous catalysis.