Développement de Photocatalyseurs Redox Super-Réducteurs

La photocatalyse redox est un procédé de plus en plus populaire en chimie de synthèse et en chimie pharmaceutique pour préparer des produits organiques de manière douce et peu polluante. Elle vise à convertir la lumière visible captée par un photocatalyseur en charges (électrons et/ou trous) ayant des potentiels redox bien adaptés pour réaliser des réactions de réduction et/ou d’oxydation. Ces méthodes de synthèse très efficientes permettent la formation d’une ou plusieurs liaisons, typiquement entre atomes de carbone. Peu d’études portent sur l’utilisation de CO2 comme source de carbone en photocatalyse redox pour la fonctionnalisation de molécules organiques complexes. Ceci est dû au potentiel redox très réducteur à atteindre pour générer des espèces radicalaires dérivées du CO2. Nous proposons dans ce projet d’étudier et développer une nouvelle classe de photocatalyseurs « super-réducteurs » qui permettent d’accumuler l’énergie de deux photons avant de transmettre un électron à la molécule visée à un potentiel redox très fortement réducteur. Deux types de photocatalyseurs seront étudiés. 1/ Des photocatalyseurs organiques de la famille des pérylènediimides ou de la famille des heptazines. Dans ce cas, le 1er photon permet de créer le radical anion du photocatalyseur, qui peut ensuite être excité par le 2e photon et atteindre des potentiels extrêmement réducteurs. 2/ Des quantum dots QD (CdS, ZnSe…) eux aussi excités par 2 photons. Ces nouveaux photocatalyseurs « super-réducteurs » ouvrent ainsi l’accès par photocatalyse à des potentiels redox aussi réducteurs que -3.2V/ECS. Au cours de ce travail de thèse on développera et utilisera ces photocatalyseurs pour explorer de nouvelles voies pour la valorisation du CO2 et des réactivités redox inenvisageables jusqu’ici en chimie de synthèse.

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