Matthieu HAAKE a reçu le prix de thèse académique 2025 pour ses travaux de recherche de Doctorat obtenu en 2024.
Thèse : Développement d’une cathode à base de Co par ingénierie moléculaire pour la réduction du CO2 : de l’étude fondamentale d’un catalyseur greffé jusqu’à l’intégration en électrolyseur.
Si le dioxyde de carbone (CO2) est le principal gaz responsable du changement climatique, il n’en est pas moins la brique de base que nous pourrions utiliser pour fabriquer les carburants, produits chimiques et matériaux carbonés dont nous aurons besoin dans notre société de l’après-pétrole. Pour cela, il faut développer des procédés catalytiques permettant de convertir le CO2 en molécules d’intérêt tout en utilisant des sources d’énergies renouvelables. Ces systèmes catalytiques doivent être sélectifs à la fois en ne produisant qu’un seul produit de conversion du CO2 mais aussi en évitant la production compétitive d’hydrogène en parallèle,
via l'électrolyse de l’eau.
Avec d'autres chercheurs du laboratoire,
Matthieu Haake a montré qu’en immobilisant un complexe de coordination de cobalt sur des nanotubes de carbone, il était possible d’obtenir un matériau catalytique pour la conversion du CO2 en monoxyde de carbone (CO) avec plus de 90% de sélectivité, les 10% restant étant de l’hydrogène. Ce système est rapide et stable avec plus de 20 000 cycles catalytiques réalisés en 2h sans perte d’activité. Ce mélange CO/H2, appelé gaz de synthèse, est un intermédiaire clé pour la synthèse d’une grande variété de produits comme les alcools et les hydrocarbures.
Image : structure chimique du catalyseur macrocyclique de cobalt et représentation schématique de cathode moléculaire développées au LCBM/SolHycat. © CEA
Au cours des dernières années, l'équipe SolHyCat du
LCBM a développé différents centres catalytiques moléculaires pour la réduction électrocatalytique du CO2 Les chercheurs ont montré que leur immobilisation sur nanotubes de carbone permettaient d’améliorer significativement leurs sélectivités, activités et stabilités. Pour aller plus loin, ils développent de nouvelles architectures macromoléculaires multifonctionnelles capables d’intégrer le centre catalytique moléculaire et permettant un contrôle accru vis-à-vis de la réactivité de ce dernier pour obtenir les produits visé.
Direction de thèse : Vincent ARTERO et Bertrand REUILLARD
Mattieu Haake, lors de la cérémonie de remise de son prix à l'UGA. © CEA