Phd position in Complexes Hétérométalliques Fe/Cu comme Modèles de Cytochrome c Oxidase pour la Réaction de Réduction Electrocatalytique de O2 à 4 électrons

Résumé du projet de thèse : Ce projet de thèse vise à concevoir des modèles biomimétiques de CcO et à étudier leurs propriétés électrocatalytiques pour la réaction de réduction de O2 (ORR) à 4 électrons et 4 protons en H2O tout en limitant la libération d'espèces oxygénées partiellement réduites telles que H2O2. Nous proposons ici de synthétiser des composés modèles à partir d'une porphyrine de Fe(III) possédant un complexe de Cu(I) situé en position apicale et lié à un ligand de type carbène N-hétérocyclique (NHC). Les méthodes de synthèse utilisées pour obtenir ce type de ligands hybrides porphyrine/NHC sont globalement maîtrisées au laboratoire.[5] L’originalité du projet repose sur l’utilisation de ce type de ligand qui apportera une stabilité supplémentaire au complexe de Cu(I). Enfin, un ou plusieurs sites acidobasiques lié au ligand NHC seront utilisés comme sources locales de protons pour assurer le PCET. L’espaceur organique entre la porphyrine et le NHC sera choisi afin d’assurer le positionnement du complexe NHC-CuI() en position apicale. Il sera également plus ou moins flexible afin d’ajuster la distance Fe(III)-Cu(I). Les propriétés électrocatalytiques des composés modèles de CcO et leur sélectivité pour réduire O2 en H2O seront étudiées par la méthode de l'électrode tournante à disque et à anneau (RRDE). Cette méthode permet de mesurer la réduction de O2 au niveau du disque et la détection de H2O2 au niveau de l'anneau. Les électrodes tournantes seront préparées à partir d'encres contenant les composés modèles de CcO formulées et déposées selon des méthodes décrites dans la littérature.[6,7] Les analyses de Koutecký-Levich permettront de déterminer le nombre d'électrons impliqués dans la réduction de O2 et des constantes cinétiques. Enfin, des expériences contrôles seront réalisées ainsi que l’étude de la stabilité des catalyseurs sur plusieurs cycles électrocatalytiques. Profil et compétences recherchées Le candidat devra posséder un Master, de préférence avec une spécialisation en chimie organique ou en chimie organométallique. Une expérience pratique des techniques de synthèse organique et/ou organométallique et des méthodes de caractérisation standard est requise. Des connaissancessur les techniques électrochimiques qui seront utilisées ou en électrocatalyse seraient appréciées. Le candidat doit démontrer une grande motivation et la capacité de travailler efficacement dans un environnement collaboratif au sein de l’Institut. De solides compétences en communication écrite et orale sont nécessaire pour mener à bien ce projet. Précision sur l'encadrement Le Directeur de Thèse sera le Dr. Sébastien Richeter. Il assurera l’encadrement (50%) de l’étudiant recruté en collaboration avec le Pr Sébastien Clément (ICGM D1, 50%). Des réunions régulières seront organisées pour suivre l'avancement des recherches, discuter des résultats expérimentaux, et ajuster les orientations scientifiques du projet. Des discussions régulières avec le comité de suivi de thèse (minimum une fois par an) permettront également de garantir que le doctorant évolue dans un cadre propice à la réussite de ses travaux et à l'atteinte des objectifs de recherche. Il suivra également des formations dispensées par l’Ecole Doctorale. Le suivi de la formation inclura également la participation de l’étudiant à des séminaires internes et externes afin d'assurer une formation complète tant au niveau théorique qu'expérimental.