des molécules "apprivoisées" pour des catalyseurs plus durables
Synthèse réussie d'un composé spectaculaire de gallium en laboratoire
Les catalyseurs jouent un rôle important dans la fabrication de nombreux produits que nous rencontrons dans la vie de tous les jours - par exemple dans les voitures pour la purification des gaz d'échappement ou dans l'industrie chimique pour la production d'engrais. Les catalyseurs veillent à ce que ces réactions se déroulent avec une faible consommation d'énergie et avec le moins de réactions secondaires possible. Les catalyseurs traditionnels sont basés sur des métaux précieux rares et donc coûteux, tels que l'iridium et le rhodium, qui polluent également l'environnement. "Pour rendre les processus de production plus durables, il est hautement souhaitable de remplacer les catalyseurs à base de métaux précieux par des alternatives moins toxiques telles que les métaux du groupe principal", explique le professeur Robert Kretschmer, titulaire de la chaire de chimie inorganique à l'université de technologie de Chemnitz. L'utilisation de l'aluminium ou du gallium comme substitut aux métaux précieux présente plusieurs avantages : "Ils font partie des métaux les plus abondants dans la croûte terrestre, ils sont peu coûteux et non toxiques, et ils ont des propriétés chimiques uniques", explique le professeur de chimie de Chemnitz.
Robert Kretschmer (à gauche) et Tobias Rüffer font partie de l'équipe de recherche qui a réussi à synthétiser un composé inhabituel du métal gallium.
Jacob Müller
Malheureusement, les concepts catalytiques développés pour les métaux précieux ne peuvent pas être simplement appliqués à des éléments facilement disponibles. C'est pourquoi le développement de nouvelles méthodes permettant d'utiliser, par exemple, l'aluminium et le gallium comme catalyseurs est un objectif de la recherche mondiale. Les scientifiques de la chaire de chimie inorganique de Chemnitz ont observé pour la première fois une réaction d'un composé de gallium qui n'était connue auparavant que pour les métaux coûteux. "Nous avons produit un composé inhabituel dans lequel l'atome de gallium n'est lié qu'à un seul atome de carbone", explique M. Kretschmer. De tels composés sont très rares et seuls quelques groupes de recherche dans le monde sont capables de "dompter" de telles molécules en laboratoire.
La réactivité du nouveau composé est particulièrement spectaculaire : "Alors que le gallium s'efforce normalement d'augmenter le nombre de liaisons dans une réaction, notre équipe a réussi pour la première fois une réaction dans laquelle le métal n'a qu'une seule liaison à la fin - mais l'atome de gallium a sauté deux atomes de carbone plus loin", explique M. Kretschmer. Ces réactions dites d'insertion jouent un rôle important dans un grand nombre de synthèses industrielles et l'observation ouvre maintenant des perspectives pour le développement futur de la catalyse.
Les résultats de la recherche de Chemnitz ont été publiés dans la revue renommée "Nature Synthesis" en septembre 2024. En raison de la grande pertinence de ces travaux, ils ont également fait l'objet d'un rapport dans "Nature Briefing".
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