Toute une série de complexes moléculaires originaux, le plus souvent bioinspirés dans le sens où leur structure rappelle celle de certains sites actifs d’enzymes, sont synthétisés et étudiés pour leurs propriétés catalytiques. Certains d’entre eux ont révélé des efficacités catalytiques intéressantes aussi bien pour la réduction de protons en H2, la réduction du CO2 en monoxyde de carbone CO ou en acide formique et l’oxydation de l’eau. Leur réactivité est en général étudiée dans des conditions électrochimiques (l’énergie est d’origine électrique) ou photochimiques (l’énergie est apportée par la lumière). Ces études expérimentales sont couplées à des approches théoriques permettant de décortiquer les mécanismes réactionnels. Les complexes les plus actifs sont hétérogénéisés, notamment par fixation sur des solides poreux (Metal-Organic Frameworks-MOFs) et des polymères de coordination. La compréhension de la structure et des mécanismes de ces systèmes composites est développée par des approches théoriques, Les catalyseurs moléculaires peuvent aussi être fixés sur des protéines conduisant à des enzymes artificielles. Ces biocatalyseurs originaux sont optimisés par mutagénèse dirigée de la protéine et par la fonctionnalisation des ligands synthétiques.
Le laboratoire est devenu par ailleurs spécialiste de l’étude des catalyseurs hétérogènes pour toutes ces réactions. De nouveaux catalyseurs solides, mono- ou poly-métalliques, optimisés par modification des surfaces, efficaces et sélectifs pour la production de CO, d’éthylène, d’éthanol et pour l’oxydation de l’eau ont été publiés au cours des dernières années. Le résultat le plus remarquable a porté sur la mise au point d’un dispositif complet associant une cellule solaire et un électrolyseur qui transforme le CO2 et l’eau en éthylène avec un très bon rendement, en utilisant seulement de l’énergie solaire comme source d’énergie. Cette recherche passe par la mise au point de dispositifs technologiques appropriés (électrolyseurs).