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Low-Coordinate Bimetallics for the Catalytic Activation of Carbon Dioxide, Nitrous Oxide and Ammonia

Description du projet

Catalyseurs bimétalliques coopératifs innovants à faible coordination

Le dioxyde de carbone (CO2), l’oxyde nitreux (N2O) et l’ammoniac (NH3) sont des gaz abondants et bon marché qui peuvent fournir les éléments de base du carbone, de l’oxygène et de l’azote pour une chimie de synthèse plus écologique. Cependant, leurs liens sont très forts et difficiles à briser. Des solutions catalytiques innovantes sont nécessaires de toute urgence. Le projet BiMetalGAS, financé par le CER, vise à développer deux familles de complexes hétérobimétalliques spécifiquement conçus pour activer le CO2, le N2O et le NH3. Les catalyseurs bimétalliques coopératifs auront également des environnements de coordination très faibles. Cela leur permettra de réduire les barrières énergétiques existantes par le biais d’une coopération métal-métal ou en introduisant des voies alternatives basées sur des synergies bimétalliques. En outre, les catalyseurs seront hautement réglables et présenteront une réactivité moléculaire multisite, ce qui n’est pas possible avec les complexes mononucléaires.

Objectif

The catalytic conversion of carbon dioxide, nitrous oxide and ammonia poses a major challenge in modern chemistry due to the high inertness of their strong chemical bonds. These gaseous molecules are abundant and cheap. Therefore, their use as C1, O1 and N1 building blocks in synthetic chemistry entails remarkable environmental and economic advantages. Nonetheless, there are yet many limitations to meet their true synthetic potential and industrial applicability, which clearly demands innovative catalytic solutions.

In BiMetalGAS, I will develop two unique families of tailor-made heterobimetallic complexes specifically designed for the catalytic activation of carbon dioxide, nitrous oxide and ammonia.

The two types of cooperative bimetallic catalysts are: (i) highly polarized bimetallic complexes and (ii) transition metal/heavier tetrylene (Ge, Sn) compounds. The high polarization of the former and the distinct and flexible bonding of the latter, will enable the activation and cleavage of the strong bonds within CO2, N2O and NH3. Importantly, these systems will share for the first time the key feature of exceptionally low-coordination environments, a design principle mostly underdeveloped in bimetallic chemistry. This will unlock the main mechanistic bottlenecks associated to highly challenging catalytic transformations of these gaseous molecules by reducing the existing energetic barriers through metal-metal cooperation or by introducing alternative pathways based on bimetallic synergisms. Of high synthetic feasibility, the targeted catalysts will offer a range of tunable features and a landscape of multi-site molecular reactivity unattainable for mononuclear complexes.

This project will offer cutting-edge science to transform cheap and abundant, yet largely inert gaseous molecules. Through groundbreaking bimetallic synergies, BiMetalGAS will set new grounds towards a more sustainable production of large-scale commodity chemicals with broad ranging applications.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2024-COG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

AGENCIA ESTATAL CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS
Contribution nette de l'UE
€ 1 998 946,00
Coût total
€ 1 998 946,00

Bénéficiaires (1)