Laboratoire de Chimie Moléculaire et Catalyse pour l'Energie (LCMCE)
LCMCE
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Le Laboratoire de Chimie Moléculaire et Catalyse pour l'Energie (LCMCE) est spécialisé dans l’étude et la synthèse de composés moléculaires actifs, basés sur la chimie des métaux de transition, des éléments f et des éléments du groupe principal.

La réactivité de ces composés organiques et organométalliques est mise à profit dans l'activation de petites molécules, telles que H2, CO et CO2, et dans leur conversion catalytique en molécules valorisables.

Les recherches variées menées par le LCMCE sur les ions des métaux f, visent à exploiter leurs particularités chimiques sur les plans fondamentaux et appliqués dans les divers domaines de la chimie moléculaire (synthèse, structure, réactivité, activation de petites molécules, de la catalyse, des matériaux, du magnétisme et de l’optoélectronique). Le couplage des études expérimentales et théoriques permet de relier les propriétés physico-chimiques des complexes à la nature de l’interaction métal-ligand en soulignant le rôle des orbitales f.

 
#625 - Màj : 27/07/2020
Thèmes de recherche

Transformations catalytiques pour l’énergie

L’IRAMIS développe de nouveaux catalyseurs avec l'objectif de développer le stockage des énergies alternatives sous forme chimique, ou la conversion du CO2, la transformation de la biomasse,  et le recyclage des déchets polymériques, trois  sources de molécules de base pour l’industrie chimique, aujourd’hui issues de produits pétroliers.

Transformations catalytiques pour l’énergie
Domaines Techniques
Les laboratoires de l'IRAMIS maitrisent de nombreux procédés de synthèse chimique en phase gaz (production de nanoparticules) ou en solution (molécules, catalyseurs...), avec l'objectif de développer de nouveaux procédés chimiques (chimie verte, énergie, recyclage...), d'élaborer des nanomatériaux, ou encore pour obtenir des cristaux de céramiques de haute qualité  (supraconducteurs notamment).

Catalyse au LCMCE

Simulation numérique pour la catalyse au LCMCE / LCMCE numerical simulation for catalysis

Synthèse chimique et outils de caractérisation : molécules, nanomatériaux et cristaux /  Chemical synthesis and caracterisation tools: molecules, nanomaterials and crystals
Voir aussi
Faits marquants scientifiques
12 juin 2020
Dans la production industrielle de méthanol (CH3OH), l'atome de carbone est usuellement issu du méthane (CH4), provenant pour l'essentiel de gisements de pétrole, gaz naturel et de schistes. Une nouvelle stratégie pour préparer le méthanol à partir de l'acide formique (HCOOH), lui-même issu du CO2, est présentée par une équipe du NIMBE/LCMCE.
11 septembre 2019
La réduction catalytique de composés organiques comportant des liaisons C=O suscite de nombreuses études en chimie fine pour former des molécules d’intérêt (éthers, alcools…), mais l’obtention sélective d’un produit de réaction est parfois difficile. Le choix du catalyseur et du réducteur joue ici un rôle essentiel.
12 février 2019
​​Des chercheurs du SCBM (Institut Joliot) en collaboration avec l'équipe LCMCE du NIMBE (CEA/CNRS) ont mis au point une méthode de marquage au carbone 14 de molécules organiques d’intérêt thérapeutique, basée sur l’échange dynamique de dioxyde de carbone.
16 décembre 2017
Caractérisés par la présence d’une liaison Si-H, les hydrosilanes sont des réducteurs chimiques très puissants. Ils permettent notamment de transférer en une seule étape un hydrure (H–) et un groupement chimique contenant Si, à un composé organique possédant une liaison double (C=C ou C=O) [1].
07 septembre 2015
Alors que 98 % des produits chimiques organiques sont issus du raffinage du pétrole et du gaz naturel, l’utilisation de déchets de la biomasse pour la production des plastiques, solvants, peintures… permettrait d’améliorer la contribution de l’industrie chimique au développement durable.
27 juin 2015
Les matériaux polymères ont envahi notre quotidien car ils allient un faible coût et une grande facilité de production à des propriétés polyvalentes. Issus essentiellement de la pétrochimie, ces plastiques posent néanmoins la question de la gestion des déchets qu’ils engendrent.
04 août 2014
La formation de méthanol (CH3OH) à partir du CO2 est une stratégie prometteuse pour la production d’un carburant à haute densité énergétique, à partir de ressources renouvelables et d’énergie décarbonée.
26 mai 2013
La découverte de nouveaux catalyseurs est un des axes majeur de la recherche chimie. Dans ce cadre, les études de réactivité chimique de composés spécifiques des métaux f (actinides et lanthanides) présentent un grand intérêt.
06 janvier 2013
Nouveaux systèmes : [U@Si20]6- et la série isoélectronique [An@Si20]n- (An=Np, Pu, Am, Cm)
En chimie, les "règles" du doublet, de l'octet et des 18 électrons permettent de concevoir des composés de grande stabilité chimique. Ces règles correspondent au principe de l'occupation complète des orbitales externes de chacun des atomes d'une molécule, soit respectivement s2, (s2, p6) et (s2, p6, d10).
16 mai 2012
Des chercheurs du CEA [1] viennent de mettre au point une nouvelle approche pour découvrir des réactions chimiques inédites.
07 février 2012
La synthèse de produits chimiques organiques repose à plus de 95% sur l’utilisation de matières fossiles, telles que les hydrocarbures ou le charbon, comme source de carbone. Alors que ces ressources sont destinées à s’amenuiser, le recyclage de déchets chimiques devient une priorité pour assurer une industrie durable.
18 septembre 2011
  Alors que nos ressources pétrolières deviennent insuffisantes et que les émissions de dioxyde de carbone (CO2) atteignent des valeurs record, le recyclage de ce déchet permettrait de produire des composés chimiques utiles, au lieu de tout faire reposer sur la pétrochimie.
22 avril 2010
C. Villiers, J.-P. Dognon, R. Pollet, P. Thuéry, M. Ephritikhine
  Fabriquer du plastique sans pétrole et à partir du CO2 ? Des recettes sont connues depuis longtemps, mais les détails des processus réactionnels restaient encore mystérieux.
15 janvier 2009
J.-P Dognon, C Clavaguéra, and P. Pyykko
J.-P Dognon  : CEA Saclay - IRAMIS/SCM (France) C Clavaguéra : Laboratoire des Mécanismes Reactionnels, Ecole Polytechnique, CNRS, 91128 Palaiseau (France) P. Pyykko : Department of Chemistry, University of Helsinki, Finland
Publications HAL

Dernières publications LCMCE


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Thèses
3 sujets /NIMBE/LCMCE

Dernière mise à jour : 02-12-2020


 

L'acide formique comme plateforme C1

SL-DRF-21-0439

Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire de Chimie Moléculaire et de Catalyse pour l’Energie (LCMCE)

Saclay

Contact :

Emmanuel NICOLAS

Thibault CANTAT

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Emmanuel NICOLAS
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LCMCE

01 69 08 26 38

Directeur de thèse :

Thibault CANTAT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LCMCE

01 69 08 43 38

Page perso : http://iramis.cea.fr/nimbe/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=enicolas

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lcmce/

L’acide formique est une molécule qui peut être facilement obtenue par électroréduction du CO2. Sa réactivité intrinsèque pourrait permettre de l’utiliser à la fois comme source de carbone renouvelable, et comme source d’hydrogène. Néanmoins, les deux atomes d’hydrogène présentant des caractères antagonistes (hydrures et acides), la réaction la plus facile est la déshydrogénation de l’acide formique en CO2 et H2.



Nous proposons dans cette thèse de concevoir et synthétiser de nouveaux catalyseurs organométalliques qui permettront de maîtriser la réactivité de l’acide formique, en particulier en évitant la réaction de déshydrogénation, pour l’utiliser comme source de carbone et d’hydrogène dans d’autres réactions. D’une part, sa dismutation (qui consiste à redistribuer les hydrures de trois molécules d’acides formiques sur un seul atome de carbone) en méthanol, une molécule importante pour une utilisation en tant que carburant liquide. D’autre part, des réactions d’hydrocarboxylations d’alcènes, qui permettront de former des acides carboxyliques à partir de composés renouvelables.
Coupures catalytiques de liaisons C–O et C-N appliquées à la dépolymérisation réductrice de déchets plastiques

SL-DRF-21-0442

Domaine de recherche : Chimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire de Chimie Moléculaire et de Catalyse pour l’Energie (LCMCE)

Saclay

Contact :

Thibault CANTAT

Jean-Claude Berthet

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Thibault CANTAT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LCMCE

01 69 08 43 38

Directeur de thèse :

Jean-Claude Berthet
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LCMCE

01 69 08 60 42

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/jean-claude.berthet/

Labo : http://iramis.cea.fr/Pisp/thibault.cantat/index.html

En fin de vie, les plastiques sont encore trop précieux pour être mis en décharge. Dans le cadre des nouvelles directives européennes et de la loi antigaspillage pour une économie circulaire, il conviendrait de valoriser la matière contenue. Le recyclage mécanique est ainsi en plein essor mais encore de portée limitée. Une voie récente et prometteuse vise à traiter chimiquement certains plastiques pour récupérer leur contenu carboné en régénérant en particulier les monomères de base pouvant resservir indéfiniment ou récupérer des molécules chimiques à hautes valeurs ajoutée. Actuellement à ses balbutiements, cette voie nécessite de développer des procédés efficaces permettant de traiter chacun des nombreux types de matériaux plastiques (carbonés, oxygénés, azotés tels que les polyéthers, polyesters et polyamides…). La dépolymérisation de ces matériaux pour entrer dans une économie circulaire et produire sélectivement des molécules utilisables reste ainsi un défi.



Le Laboratoire de Chimie Moléculaire et Catalyse pour l’Énergie (UMR CEA/CNRS 3299) a mis au point une stratégie originale de dépolymérisation réductrice d’une variété de plastiques oxygénés de type polyéthers, polyesters et polycarbonates, vers des monomères et des hydrocarbures dérivés. Les catalyseurs utilisés sont des complexes d’iridium ou de bore, coûteux, en combinaison avec des réducteurs hydrosilanes (R3SiH) puis d’anions en présence de silanes. Ces travaux ont fait l’objet de deux dépôts de brevet.



Le présent projet doctoral vise l’utilisation de nouveaux complexes métalliques moléculaires moins coûteux, sélectifs, recyclables pour dépolymériser des plastiques oxygénés et azotés (de type polyamides par exemple), dans des conditions douces, en combinaison avec des hydrosilanes, des boranes voir des formiates de silicium comme agents réducteurs.
Des catalyseurs moléculaires pour la réduction sélective des nitrates

SL-DRF-21-0449

Domaine de recherche : Chimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire de Chimie Moléculaire et de Catalyse pour l’Energie (LCMCE)

Saclay

Contact :

Lucile ANTHORE

Thibault CANTAT

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Lucile ANTHORE
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LCMCE

01 69 08 91 59

Directeur de thèse :

Thibault CANTAT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LCMCE

01 69 08 43 38

Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=lanthore

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lcmce/

Voir aussi : http://iramis.cea.fr/Pisp/thibault.cantat/

La majorité des produits azotés produits industriellement résultent aujourd’hui de la réduction du diazote atmosphérique N2 en ammoniaque NH3 par le procédé Haber-Bosch. Leur dégradation conduit à une accumulation d’oxydes d’azote dans la nature, le processus de réduction n’étant assuré que par la dénitrification naturelle. Ce constat appelle des développements pour utiliser les oxydes d’azote (nitrates, nitrites…), comme briques élémentaires pour la synthèse des dérivés azotés de la chimie fine (produits pharmaceutiques ou phytosanitaires, par exemple). Pour ce faire, maîtriser la réduction sélective de la liaison N-O représente la première étape.



Ce projet doctoral a donc but de développer de nouveaux systèmes catalytiques homogènes pour réduire sélectivement les nitrates NO3- en nitrites NO2- ou en hydroxylamine NH2OH en utilisant des réducteurs doux comme les organosilanes (R3SiH, R3SiSiR3) ou les organoboranes (R2BH, R2BBR2). Au cours de l’ensemble de ce projet de thèse, l’accent sera mis sur la compréhension des mécanismes mis en jeu grâce à des études mécanistiques expérimentales associées à la chimie théorique (calculs DFT) pour mieux comprendre la réduction de la liaison N-O.
Stages
Images
Synthèse, structure et propriétés magnétiques de complexes hétéropolynucléaires de type CuIIUIV et CuII2UIV
Synthèse, structure et propriétés magnétiques de complexes hétéropolynucléaires de type CuIIUIV et CuII2UIV
Synthèse, structure et propriétés magnétiques de complexes hétéropolynucléaires de type CuIIUIV et CuII2UIV
Complexes mixtes d\'ions uranyle et de métaux alcalins avec des homooxacalix[n]arènes (n = 4, 6, 8)
Complexes mixtes d\'ions uranyle et de métaux alcalins avec des homooxacalix[n]arènes (n = 4, 6, 8)
Complexes mixtes d\'ions uranyle et de métaux alcalins avec des homooxacalix[n]arènes (n = 4, 6, 8)
Complexes mixtes d\'ions uranyle et de métaux alcalins avec des homooxacalix[n]arènes (n = 4, 6, 8)
Dimérisation des alcynes terminaux catalysée par le  cation [U(NEt2)3]+
Dimérisation des alcynes terminaux catalysée par le  cation [U(NEt2)3]+
Nouvelle chimie de l\'ion [UO2]2+ en milieu anhydre
Nouvelle chimie de l\'ion [UO2]2+ en milieu anhydre
Nouvelle chimie de l\'ion [UO2]2+ en milieu anhydre
Nouvelle chimie de l\'ion [UO2]2+ en milieu anhydre
Complexes dithiolènes de l\'uranium
Complexes dithiolènes de l\'uranium
Complexes dithiolènes de l\'uranium
Complexes dithiolènes de l\'uranium
Complexes dithiolènes de l\'uranium
Utilisation de l\'ion uranyle dans la synthèse de cages nanométriques et de métallamacrocycles
Utilisation de l\'ion uranyle dans la synthèse de cages nanométriques et de métallamacrocycles
Utilisation de l\'ion uranyle dans la synthèse de cages nanométriques et de métallamacrocycles
Utilisation de l\'ion uranyle dans la synthèse de cages nanométriques et de métallamacrocycles
Utilisation de l\'ion uranyle dans la synthèse de cages nanométriques et de métallamacrocycles
Différenciation des ions lanthanides(III) et uranium(III) par les amines aromatiques
Différenciation des ions lanthanides(III) et uranium(III) par les amines aromatiques
Différenciation des ions lanthanides(III) et uranium(III) par les amines aromatiques
Facteurs favorisant la sélectivité de la complexation des ions lanthanides et actinides trivalents par les amines aromatiques
Facteurs favorisant la sélectivité de la complexation des ions lanthanides et actinides trivalents par les amines aromatiques
Facteurs favorisant la sélectivité de la complexation des ions lanthanides et actinides trivalents par les amines aromatiques
Différenciation des ions lanthanides(III) et uranium(III) par des ligands anioniques
Différenciation des ions lanthanides(III) et uranium(III) par des ligands anioniques
Différenciation des ions lanthanides(III) et uranium(III) par des ligands anioniques
Différenciation des ions lanthanides(III) et uranium(III) par des ligands anioniques
Les formiates de silicium : de nouveaux mimes pour améliorer l’efficacité énergétique des hydrures de silicium
Nouveau principe à 32 électrons : le cas de la famille de composés organométalliques An@C28 (An = Th, Pa, U, Pu)
Nouveau principe à 32 électrons : le cas de la famille de composés organométalliques An@C28 (An = Th, Pa, U, Pu)
Nouveau principe à 32 électrons : le cas de la famille de composés organométalliques An@C28 (An = Th, Pa, U, Pu)
Fabriquer du plastique sans pétrole et à partir du CO2 ?
Fabriquer du plastique sans pétrole et à partir du CO2 ?
Fabriquer du plastique sans pétrole et à partir du CO2 ?
Fabriquer du plastique sans pétrole et à partir du CO2 ?
Transformations catalytiques pour l’énergie
Transformations catalytiques pour l’énergie
 Chimie de coordination des éléments f (uranium, thorium et lanthanides)
 Chimie de coordination des éléments f (uranium, thorium et lanthanides)
 Chimie de coordination des éléments f (uranium, thorium et lanthanides)
Complexes cyanure des éléments f
Complexes cyanure des éléments f
Synthesis and reactivity of U(IV) and U(V) bis(metallacycle) complexes
Synthesis and reactivity of U(IV) and U(V) bis(metallacycle) complexes
Matériaux pour l’\'électronique organique
Recycler le CO2
Recycler le CO2
Recycler le CO2
Recyclage du CO2
Recycler des déchets chimiques, en substitut de la pétrochimie
Speed-dating en chimie organique
Speed-dating en chimie organique
32 électrons : d\'une règle à un principe chimique !
32 électrons : d\'une règle à un principe chimique !
32 électrons : d\'une règle à un principe chimique !
Nucleophilic carbene complexes of Uranium(IV) and (VI)
Nucleophilic carbene complexes of Uranium(IV) and (VI)
New developments in the sandwich complexes of the f-elements
New developments in the sandwich complexes of the f-elements
New developments in the sandwich complexes of the f-elements
Des sandwichs d’actinides réactifs et à géométrie variable
Des sandwichs d’actinides réactifs et à géométrie variable
Des sandwichs d’actinides réactifs et à géométrie variable
Des sandwichs d’actinides réactifs et à géométrie variable
Des sandwichs d’actinides réactifs et à géométrie variable
Brevet: Procédé de préparation de composés formamides
Brevet : Procédé de préparation d\'amines méthylées
Brevet : Procédé de préparation de composés azotés
L’acide formique, un relai efficace pour la production du méthanol à partir du CO2
L’acide formique, un relai efficace pour la production du méthanol à partir du CO2
L’acide formique, un relai efficace pour la production du méthanol à partir du CO2
Laboratoire de Chimie Moléculaire et Catalyse pour l\'Energie (LCMCE)
Brevet : Procédé de préparation de formamidines
Nouveau procédé pour le recyclage chimique de déchets plastiques
Une nouvelle stratégie pour récupérer des composés aromatiques à partir de déchets de bois
Une nouvelle stratégie pour récupérer des composés aromatiques à partir de déchets de bois
Brevet : Procédé de préparation de composés aromatiques à partir de la lignine
Chimie de coordination
Brevet :  Procédé de dépolymérisation de matériaux polymères oxygénés.
Brevet :  Utilisation de formiates de bore pour la réduction de fonctions organiques insaturées
Catalyse pour la transformation du CO2 / Catalysis for CO₂ conversion
Catalyse pour la transformation du CO2 / Catalysis for CO₂ conversion
Transformation de la biomasse : dépolymérisation de la lignine / Biomass conversion: lignin depolymerization
Chimie organométallique et mécanismes / Organometallic chemistry and mechanisms
Chimie organométallique et mécanismes / Organometallic chemistry and mechanisms
Chimie organométallique et mécanismes / Organometallic chemistry and mechanisms
Brevet : Utilisation de formiates silylés comme équivalents d\'hydrosalines
Du CO2 et du cuivre pour le radiomarquage de composés pharmaceutiques / CO2 and copper to radiolabel pharmaceutical compounds
Du CO2 et du cuivre pour le radiomarquage de composés pharmaceutiques / CO2 and copper to radiolabel pharmaceutical compounds
Du CO2 et du cuivre pour le radiomarquage de composés pharmaceutiques / CO2 and copper to radiolabel pharmaceutical compounds
Brevet : Procédé de préparation d’alkylamines / Method for preparing alkylamines
Brevet : Procédé de préparation de méthoxyboranes et de production de méthanol / Method for preparing methoxyboranes and for producing methanol
L’ion uranyle [UO2]2+ : un catalyseur efficace pour la réduction de doubles liaisons C=O
Procédé de synthèse du méthanol, renouvelable en carbone et silicium
Brevet : Procédé de synthèse de composés organiques marqués au carbone
Brevet : Procédé de dépolymérisation de matériaux polymères oxygénés par catalyse nucléophile
Brevet : Procédé de préparation de composés oxyboranes

 

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