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Nature Communications


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Optimiser la déshydrogénation de l’acide formique catalysée par des clusters d’argent
Dans le contexte de la transition vers des énergies vertes, l’acide formique est reconnu comme l’un des meilleurs matériaux pour le stockage du dihydrogène. Cependant, l’efficacité d’une pile à combustible à acide formique (direct formic acid fuel cells (DFAFC)) repose sur l’efficacité et la sélectivité de la déshydrogénation, compétitive avec la réaction du gaz à l’eau. Dans ce contexte, de nombreux catalyseurs ont été développés, qu’il s’agisse de catalyse homogène ou hétérogène, notamment des nanoparticules de métaux nobles.

L’idée poursuivie dans cet article récemment publié à Nature Communications, et qui a fait l’objet d’un communiqué INC CNRS, est de proposer une compréhension au niveau moléculaire du rôle des ligands auxiliaires complexant un dimère d’Argent sur l’orientation et le contrôle de la sélectivité de déshydrogénation de l’acide formique. En collaboration avec les groupes de R.A.J. O’Hair (Univ. Melbourne) et P. Dugourd (Univ. Lyon), l’influence de la géométrie du site actif de clusters hydrure d’argent [LAg2H]+ (L, un étant ligand phosphine ou diphosphine) sur ses propriétés catalytiques a été caractérisée au sein d’un spectromètre de masse et modélisée.

Plusieurs cycles catalytiques ont pu être suivis étape par étape au sein d’un spectromètre de masse : Les complexes [LAg2H]+ réagissent avec l’acide formique HCO2H pour générer sélectivement le dihydrogène H2 et l’intermédiaire réactionnel [LAg2(O2CH)]+ ; suite à l’étape ultérieure de décarboxylation, l’espèce catalytique [LAg2H]+ est régénérée. Les deux intermédiaires réactionnels [LAg2H]+ et[LAg2H]+ ont été caractérisés par spectroscopie optique UV et IR intégrées à la spectrométrie de masse. Enfin, la chimie quantique a permis de caractériser les étapes élémentaires associées à ce cycle catalytique, et notamment les deux intermédiaires réactionnels.

Les expériences et les calculs montrent que la réactivité est optimale avec le ligand 1,1-bis(diphénylphosphino)méthane (dppm), et l’analyse des calculs de chimie quantique suggère que la réactivité est corrélée à la contrainte imposée par ce ligand bidentate, en particulier sur la distance Ag-Ag. Au-delà de cette réaction, ce travail valide le concept de l’utilisation du couplage spectrométrie de masse – spectroscopie optique pour guider la recherche de nouveaux catalyseurs.


- Institut des Sciences Analytiques, Université Lyon 1-CNRS-ENS Lyon, Université de Lyon 69622 Villeurbanne cedex, France
- Institut Lumière Matière, Université Lyon 1-CNRS, Université de Lyon 69622 Villeurbanne cedex, France
- Laboratoire de Chimie Physique *, Bâtiment 349, Université Paris-Sud, CNRS, F-91405 Orsay, France
- University of Melbourne, 30 Flemington Rd, Parkville, Victoria 3010, Australia
- University of Split, Meštrovićevo šetalište 45, Split, Croatia

Contact chercheur : Philippe Dugourd, et Philippe Maître *