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LCPB - Paris

publié le

Laboratoire de Chimie des Processus Biologiques – LCPB/Paris

Le laboratoire de Chimie des Processus Biologiques (UMR 8229) au Collège de France à Paris s’intéresse au développement d’approches originales pour la valorisation du dioxyde de carbone et l’électrolyse de l’eau. Ces thématiques sont abordées par une approche bioinspirée pour mettre au point de nouveaux catalyseurs, hétérogènes ou moléculaires de préférence à base de métaux non nobles et abondants (Fe, Cu, Co, Ni). Nous étudions également des enzymes pour la réduction des protons : hydrogénases et hydrogénases artificielles. Dans le cas des systèmes moléculaires et enzymatiques, diverses stratégies d’hétérogénéisation de ces catalyseurs sont mises en œuvre pour construire des matériaux solides d’électrodes et photoélectrodes. Par ailleurs ces études sont couplées à une approche théorique visant à aider au design rationnel de nouveaux systèmes catalytiques et à la compréhension des mécanismes réactionnels mis en jeu. Nous visons enfin à poursuivre notre démarche jusqu’à l’élaboration de dispositifs technologiques fonctionnels, dont l’efficacité globale des systèmes catalytiques développés dépend significativement.

Les travaux principaux au sein de ces trois axes s’articulent autour des thématiques suivantes :
- Synthèse et caractérisation de complexes moléculaires catalysant la réduction du CO2 ou de l’eau (catalyse homogène)
Nous developpons au sein de l’équipe de nouveaux catalyseurs moléculaires à base de Cobalt (Co), Nickel (Ni) et Rhenium (Re) portant des ligands azotés de type terpyridine ainsi que des complexes dithiolènes de Molybdène (Mo) ou de Tungstène (W), dont la structure est inspirée des sites actifs d’une classe de formiate déshydrogénases qui utilise un complexe Mo(W)-molybdoptérine. Nous développons enfin des nouveaux types de complexes hétéropolymétalliques s’inspirant des sites actifs de certaines CO déshydrogénases.
- Vers des catalyseurs hétérogènes pour l’oxydation de l’eau et la réduction des protons et du CO2.
Dans une optique d’utilisation des catalyseurs dans des dispositifs technologiques, notre laboratoire s’intéresse à la préparation de catalyseurs hétérogènes par greffage covalent de complexes moléculaires sur des surfaces d’électrodes mais également via la préparation de nouveaux matériaux d’électrode (nanomatériaux carbonés, métaux et oxydes/sulfures métalliques). Nous nous intéressons également à l’incorporation, covalente ou non, de complexes catalytiques ou photosensibles au sein de polymères de coordination de type MOFs (Metal-Organic Frameworks) ou à charpente hybride de type Polyoxométallates-Metal-Organic-Frameworks (POMOFs).
- Préparation et étude des hydrogénases et des enzymes impliquées dans leur maturation
Les hydrogénases sont des métalloenzymes contenant des sites actifs à base de Ni et de Fe qui catalysent avec une très grande efficacité la réduction de l’eau en hydrogène. Des systèmes complexes de maturation des hydrogénases participent à l’assemblage et à la biosynthèse des sites actifs. Diverses hydrogénases ainsi que les maturases (des protéines fer-soufre) sont préparées et caractérisées notamment sur le plan structural. En outre, de la combinaison de protéines réceptrices bien choisies et de catalyseurs peut conduire à de nouvelles « enzymes » dites artificielles qui ont l’avantage de pouvoir être optimisées à la fois par modification chimique du catalyseur et par ingénierie de la protéine (mutagénèse dirigée). Cette approche originale est utilisée pour construire des hydrogénases artificielles. Les propriétés électro- et photo-catalytiques (en association avec des photosensibilisateurs) pour l’oxydation de l’eau et la réduction des protons ou du dioxyde de carbone de ces nouvelles enzymes sont alors étudiées.
Site web : http://www.college-de-france.fr/site/chimie-processus-biologiques/
Collège de France
Laboratoire de Chimie des Processus Biologiques, UMR8229
11 Place Marcelin Berthelot
75231 Paris Cedex 05