Topic description
Les carbonates organiques cycliques (COC) sont des composés liquides stables et généralement nontoxiques qui permettent de garantir une séquestration à long terme du CO2. Leur synthèse est largement exploitée dans l'industrie, car ils peuvent servir de solvants et d'intermédiaires dans la fabrication de produits chimiques de base. La synthèse directe de COC à partir d'alcènes et de dioxyde de carbone (carboxylation oxydative) présente l'avantage de permettre l'utilisation d'alcènes, qui sont moins toxiques, plus disponibles et moins onéreux que les époxydes correspondants. Néanmoins, très peu de catalyseurs hétérogènes susceptibles de promouvoir une réaction monotope ont été décrits dans la littérature et les plus efficaces combinent des métaux rares à des peroxydes organiques en tant qu'oxydant.
Le projet vise à concevoir des catalyseurs hétérogènes sélectifs et réutilisables, capables de concentrer le CO2 à partir d'un mélange de gaz et de l'incorporer dans des carbonates cycliques par le biais d'une carboxylation oxydative monotope d'alcènes, dans des conditions douces. Pour ce faire, des bioaérogels seront préparés à partir de polysaccharides biosourcés capables, dans le cas du chitosane, de capter le CO2 par chimisorption. Ils seront ensuite fonctionnalisés avec des complexes inorganiques aptes à
catalyser de l'oxydation des alcènes en époxydes ou l'insertion de CO2 dans ces derniers pour donner des COC à température ambiante et à faible pression de gaz. Les catalyseurs hétérogènes ainsi obtenus seront testés et optimisés sur des alcènes issus de la pétrochimie, ainsi que sur des esters d'acides gras et des terpènes biosourcés. Grâce à l'utilisation d'oxydants verts (O2 ou H2O2), à la réutilisation du catalyseur et à la récupération aisée des produits, la réalisation de cette proposition réduirait l'impact
environnemental et le coût de la production de COC, tout en contribuant à l'économie des stratégies de captage et de valorisation du dioxyde de carbone.
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Cyclic organic carbonates (COCs) are stable, generally non-toxic liquid compounds that ensure long-term CO2 sequestration. Their synthesis is widely used in industry, as they can serve as solvents and intermediates in the manufacture of basic chemicals. The direct synthesis of COCs from alkenes and carbon dioxide (oxidative carboxylation) has the advantage of using of alkenes as starting material, which are less toxic, more readily available, and less expensive than the corresponding epoxides. Nevertheless, very few heterogeneous catalysts capable of promoting a one-pot reaction have been described in the
literature, and the most effective ones combine rare metals with organic peroxides as oxidants. The project aims to design selective and reusable heterogeneous catalysts capable of concentrating CO2 from a gas mixture and incorporating it into cyclic carbonates through one-pot oxidative carboxylation of alkenes under mild conditions. To achieve this, bioaerogels will be prepared from biosourced polysaccharides capable, in the case of chitosan, of capturing CO2 by chemisorption. They will then be functionalized with inorganic complexes capable of catalyzing the oxidation of alkenes into epoxides or the insertion of CO2 into the latter to produce cyclic organic carbonates at room temperature and low gas
pressure. The heterogeneous catalysts thus obtained will be tested and optimized on alkenes derived from petrochemicals, as well as on bio-sourced fatty acid esters and terpenes. Through the use of green oxidants (O2 or H2O2), catalyst reuse, and easy product recovery, the fulfilment of this proposal would reduce the environmental impact and cost of COC production, while contributing to the economics of carbon dioxide capture and utilization strategies.
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Début de la thèse : 01/10/
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Funding category
Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)
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