De nouveaux catalyseurs pour faciliter la dissociation de l'eau
L'explosion de la population mondiale a augmenté la demande en énergie, alors que les réserves de combustibles fossiles s'épuisent. La photosynthèse artificielle utilise la lumière du soleil pour dissocier l'eau en ses composants, et c'est l'une des méthodes les plus durables pour s'affranchir de la dépendance envers les combustibles fossiles. Pour réaliser une photosynthèse artificielle à l'échelle commerciale, il faut mettre au point des catalyseurs hétérogènes stables, capables de dissocier l'eau plus vite que les catalyseurs homogènes. Le projet EWOCS («Encapsulated water oxidation catalysts»), financé par l'UE, visait de nouveaux catalyseurs d'oxydation de l'eau encapsulés, plus performants que leurs prédécesseurs. Les chercheurs ont appliqué trois approches basées sur la conception et la fonctionnalisation de ligands pour encapsuler les centres actifs des catalyseurs d'oxydation de l'eau. Ils espéraient ainsi limiter la dégradation des catalyseurs et augmenter leur stabilité. Les membres du projet ont commencé par synthétiser de nouveaux complexes moléculaires en intégrant les catalyseurs dans un très gros macrocycle, afin d'évaluer la capacité d'oxydation de l'eau. Cependant, les autres groupes fonctionnels du catalyseur macrocyclique se sont avérés moins stables que les ligands de catalyseurs. La durée de vie des catalyseurs était donc la même qu'avant l'encapsulation. Les chercheurs ont aussi synthétisé deux conjugués catalyseurs-photosensibilisants Mais l'augmentation de l'encombrement stérique autour du site actif du catalyseur n'a pas prolongé sa stabilité. Les nouveaux complexes moléculaires se comportaient exactement comme les catalyseurs avant fonctionnalisation. Une autre stratégie a consisté à utiliser un ligand-tenaille pour synthétiser un complexe de ruthénium ressemblant à un catalyseur d'oxydation de l'eau. Les scientifiques ont constaté que l'encombrement supérieur du ligand bloquait le site de liaison du catalyseur, empêchant le positionnement des molécules d'eau et inhibant totalement la catalyse. EWOCS a atteint ses objectifs de synthèse et d'évaluation d'une série de catalyseurs d'oxydation de l'eau, mais il n'a pu obtenir la durée de vie visée avec les stratégies utilisées. Les travaux du projet seront néanmoins utiles pour définir les règles de conception de catalyseurs d'oxydation de l'eau durables.
Mots‑clés
Dissociation de l'eau, photosynthèse artificielle, complexes moléculaires, catalyseurs hétérogènes, catalyseurs d'oxydation de l'eau
