Soutenance de thèse de POISSON Marie
Titre de thèse
Photo-production bio-inspirée de dihydrogène à partir de déchets organiques (de camps militaires en opérations extérieures).
Bioinspired photoproduction of dihydrogen from organic waste (from military camps in overseas operations).
Résumé de la thèse
Face à la croissance économique mondiale, la demande en carburant ne cesse d'augmenter, mettant en lumière la fragilité du modèle énergétique basé sur les combustibles fossiles. L'épuisement progressif de ces ressources et les impacts environnementaux associés nous imposent de développer des sources d'énergie alternatives et durables. L'hydrogène, considéré comme un carburant « idéal » est prometteur car sa combustion ne produit que de la vapeur d'eau. Ces dernières années, des efforts considérables ont été faits pour produire de l'hydrogène à partir de ressources renouvelables, notamment par des réactions électro- et photocatalytiques. Inspirées par les enzymes hydrogénases, des catalyseurs biomimétiques et bio-inspirés à base de métaux de transition tels que le cobalt et le nickel, ont été développés pour catalyser la réaction de conversion des protons en hydrogène.
Dans ce travail, des complexes de nickel et de cobalt basés sur des ligands non-innocents thiocarbazones ont été synthétisés, caractérisés et évalués pour leur capacité à produire de l'hydrogène par des processus électro- et photocatalytiques. Une première partie du manuscrit explore un système photocatalytique basé sur des complexes de nickel et de cobalt à ligand thiosemicarbazones et utilisant un matériau comme collecteur de lumière sans métal noble. La seconde partie de ces travaux s'intéresse à la mise au point d'un système hybride combinant une unité photosensible et des catalyseurs originaux à base de ligands non-innocents thiosemicarbazones pour les greffer à un matériau semi-conducteur. Enfin, la dernière partie de ce manuscrit porte sur le développement d'une dyade inorganique reliant de manière covalente l'unité photosensible et des catalyseurs de nickel thiosemicarbazones. Ces systèmes visent à produire de l'hydrogène vert de manière efficace et durable en utilisant l'énergie solaire.
Thesis resume
As the world economy continues to grow, demand for fuel continues to rise, highlighting the fragility of the energy model based on fossil fuels. The gradual depletion of these resources and the associated environmental impact mean that we need to develop alternative and sustainable energy sources. Hydrogen, considered as an "ideal" fuel, is promising because its combustion produces only water vapor. In recent years, considerable efforts have been made to produce hydrogen from renewable resources, in particular through electro- and photocatalytic reactions. Inspired by hydrogenase enzymes, biomimetic and bio-inspired catalysts based on transition metals such as cobalt and nickel have been developed to catalyse the proton-to-hydrogen conversion reaction.
In this work, nickel and cobalt complexes based on non-innocent thiocarbazone ligands have been synthesized, characterized and evaluated for their ability to produce hydrogen by electro- and photocatalytic processes. The first part of the manuscript explores a photocatalytic system based on nickel and cobalt complexes with thiosemicarbazone ligands and using a noble metal-free material as a light collector. The second part of this work focuses on the development of a hybrid system combining a photosensitive unit and original catalysts based on non-innocent thiosemicarbazone ligands for grafting onto a semiconductor material. Finally, the last part of this manuscript focuses on the development of an inorganic dyad covalently linking the photosensitive unit and nickel thiosemicarbazone catalysts. The aim of these systems is to produce green hydrogen efficiently and sustainably using solar energy.