New Materials and processes for photoconversion of methane and small molecules at mild conditions

Cette thèse développe des stratégies innovantes pour la conversion durable de petites molécules (CH4, C2H4, C3H6, N2) sous conditions douces. L'approche utilise des composites métal-polyoxométalate-TiO2 comme catalyseurs multifonctionnels.Quatre transformations clés ont été réalisées : le couplage photocatalytique du méthane en éthane (Ag⁺/Pd⁰ sur HPW-TiO2), la carbonylation sélective en acide acétique par boucle chimique (Pt monosite), la dihydroxylation des oléfines en glycols(clusters Pd sur NPW-TiO2), et la conversion de l'azote en sels d'ammonium par boucle photochimique.Les matériaux développés présentent une séparation de charges efficace et génèrent des radicaux hydroxyles promoteurs. Les mécanismes distincts ont été élucidés par des techniques avancées (DFT, RPE, RMN). Ces procédés atteignent des sélectivités élevées(>99%) et fonctionnent à température ambiante ou modérée.Ce travail démontre le potentiel des approches photocatalytiques et des boucles chimiques comme alternatives durables aux procédés conventionnels énergivores,contribuant significativement au développement d'une catalyse verte pour la valorisation de molécules inertes.