Reproduction de : Thèse de doctorat : Chimie organique et macromoléculaire : Lille 1 : 2005. / N° d'ordre (Lille 1) : 3769. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 195-203. Notes bibliogr.

L’objectif de ce travail est de proposer un mécanisme réactionnel pour l’oxydation sélective du monoxyde de carbone en présence d’hydrogène sur des catalyseurs à base d’or, supporté ou non, en déterminant les rôles de l’or, du support et de l’hydrogène. Les catalyseurs ont été préparés par voie chimique (échange anionique direct ou dépôt colloïdal) ou par voie physique (vaporisation laser) et systématiquement caractérisés par ICP-AES, XRD, TEM et XPS. Les tests catalytiques et les caractérisations par DRIFTS in situ montrent que l’or seul finement divisé est capable d’oxyder le monoxyde de carbone et l’hydrogène. Cependant, la vitesse d’oxydation du monoxyde de carbone est considérablement améliorée lorsque l’or est supporté, en particulier sur des oxydes réductibles, ou lorsque de l’hydrogène est introduit dans le milieu, même en faible quantité. Une étude cinétique sur un catalyseur d’or sur alumine laisse supposer que l’hydrogène intervient dans le mécanisme d’oxydation du monoxyde de carbone grâce à des espèces oxygénées du type : OOH, intermédiaires à la formation de l’eau qui oxyderaient plus facilement le monoxyde de carbone que l’hydrogène à basse température. / The aim of this work is to propose a mechanism for the preferential carbon monoxide oxidation in hydrogen rich-gas over gold based catalysts by studying the role of gold, support and hydrogen. Gold catalysts was prepared by chemical way (direct anionic exchange or colloidal deposition) or physical way (lazer vaporization) and characterized by ICP-AES, XRD, TEM and XPS. Catalytic tests and DRIFTS in situ characterizations showed that finely dispersed gold is able to oxydize carbon monoxide and hydrogen. Nevertheless, carbon monoxide oxidation rate is highly increased when gold is supported, especially over a reducible oxide, or when hydrogen is added in the reactant mixture, even with a small amount. A kinetic study over alumina supported gold catalyst suggests that hydrogen is involved in carbon monoxide oxidation mechanism thanks to oxygenated species like : OOH, which are water formation intermediates and preferentially oxidize carbon monoxide than hydrogen at low temperature.

Les déchets de bois traités représentent 27% du gisement des déchets dangereux en France. Ces déchets sont incinérés dans des installations classées pour la protection de l'environnement (ICPE). Néanmoins, leur incinération nécessite des équipements robustes et coûteux pour le lavage des gaz et des fumées toxiques. Dans ce contexte, le présent travail a pour objectif d'élaborer et de mette en oeuvre d'autres voies de valorisation énergétique des déchets de bois traités par des procédés thermochimiques. Pour cela, les procédés de pyrolyse et d'hydroliquéfaction ont été mis en oeuvre principalement pour la valorisation énergétique des déchets de bois traités aux sels de CCB (cuivre-chrome-bore) qui représentent 8750 tonnes/an en France. Le bois imprégné de sels de CCB dans nos laboratoires conformément au traitement industriel, a été étudié afin de maîtriser le bilan des métaux dans les différents produits de pyrolyse et d'hydroliquéfaction. Une étude préliminaire de son comportement thermique a été menée par analyse thermogravimétrique dans le but de déterminer l'intervalle de température effectif à sa dégradation massique. Dans cet intervalle de température, les paramètres expérimentaux de pyrolyse lente ont été optimisés pour piéger les métaux dans le charbon. Par la suite, une étude paramétrique par la méthode des plans d'expérience a été réalisée pour la conversion du charbon en bio-huile. De plus, l'optimisation de l'hydroliquéfaction pour la conversion du bois traité en bio-huile a été effectuée. Les résultats montrent que les métaux initialement présents dans le bois traité sont répartis entre la bio-huile et le coke quelque soit la voie de valorisation énergétique empruntée (hydroliquéfaction/pyrolyse+hydroliquéfaction). Cependant la bio-huile présente des caractéristiques proches de celles des biodiesels. L'utilisation de catalyseur au cours de l'hydroliquéfaction du charbon de pyrolyse améliore non seulement la qualité de la bio-huile mais aussi le bilan d'énergie sur le procédé.

Les Metal-Organic Frameworks résultent de l'organisation de clusters métalliques et demolécules organiques chélatantes qui forment un réseau cristallin poreux. Leur découverte apermis des avancées majeures dans le domaine du stockage et de la séparation des gaz.Malheureusement la faible stabilité et l'acidité modérée de ces matériaux ne les rendent quepeu compétitifs par rapport aux zéolites dans le domaine du raffinage ou de la dépollution. Ils'agit d'explorer, avec ces matériaux, de nouvelles applications catalytiques en tirant partie deleur principale qualité : leur modularité. En effet le large choix de métaux, de ligands, ainsique la post fonctionnalisation de ces derniers permet la synthèse contrôlée de matériauxpossédant des propriétés de flexibilité, de confinement ainsi qu'un environnement chimiquesimilaire à celui des sites actifs des enzymes. Ce travail s'inspire du procédé catalytique desenzymes pour obtenir des MOFs hautement sélectifs en conditions douces. Nous décrivons ledéveloppement de méthodes pour encapsuler des catalyseurs organométalliques dans despores calibrés afin de modifier la sélectivité d'une réaction d'oxydation et stabiliser lecatalyseur. Quatre MOFs supportant des groupes amino ont été synthétisés afin de permettreleur post fonctionnalisation. Les propriétés de flexibilité ainsi que la distribution des sitespotentiellement actifs du MOF MIL-53 ont également été contrôlés grâce à lafonctionnalisation partielle de la structure. Enfin ces amino MOFs furent post fonctionnalisésen isocyanate en deux étapes afin d'améliorer la réactivité de la structure et de permettre legreffage de diverses amines. Ces outils pourraient permettre à court terme la conception deMOFs dont les pores ont un environnement semblable aux metalloenzymes.

Le furfural est un intermédiaire chimique biosourcé produit à l'échelle industrielle par déshydratation des pentoses issus de la biomasse lignocellulosique. Le procédé industriel utilise une catalyse homogène à base d’acide sulfurique. L'objectif de ces travaux de thèse vise à rechercher une voie catalytique durable, faisant appel à une catalyse hétérogène solide acide en phase aqueuse. L’utilisation de réacteurs fermé et à flux continu a été comparée, tout en évitant le recours aux solvants organiques d’extraction. Pour ce faire, une large gamme de catalyseurs acides hétérogènes a été caractérisée et évaluée en réacteur fermé afin de rechercher des corrélations entre performances catalytiques et propriétés physico-chimiques. Ces études ont permis de montrer que l'utilisation de solutions aqueuses d'acide acétique, en synergie avec certains catalyseurs hétérogènes, conduit aux meilleurs résultats, à savoir un rendement en furfural de 60%. Elles ont également permis de sélectionner les familles de catalyseurs acides, potentiellement stables et sélectifs, pour des études plus approfondies en réacteur continu. Deux familles de catalyseurs ont ainsi été étudiées afin d'augmenter leur sélectivité en furfural et leur stabilité. Des catalyseurs à base de charbons fonctionnalisés avec de l'acide citrique ont montré des résultats très satisfaisants, et une excellente stabilité. La modification de catalyseurs à base de niobium par des phosphates a permis d'améliorer la sélectivité en furfural et de mettre en évidence l'importance de la nature des sites acides à la surface du solide / Furfural is a chemical intermediate produced in industry by dehydration of pentoses issued from the lignocellulosic biomass. Sulfuric acid is currently used in the industrial process. The aim of this thesis is the search for a sustainable catalytic way based on solid acid catalysts in aqueous phase. Both batch and fixed-bed reactors have been compared, taking care to avoid the use of extractive organic solvents. Thus, a large range of heterogeneous acid catalysts was characterized and evaluated in batch reactor in order to obtain correlations between catalytic performances and physico-chemical properties. These studies have shown that the use of aqueous acetic acid solutions, in synergy with selected heterogeneous catalysts, leads to the best results, furfural yield of 60%. It was also possible to select families of acid catalysts, potentially stable and selective for deeper studies in continuous reactor. Two catalyst types have been optimized in order to increase their furfural selectivity and their stability. Carbon-based catalysts, functionalized with citric acid, have shown good furfural yield as well as an excellent stability. Niobium-based catalysts modified with phosphates led to increased furfural selectivity and also highlighted the importance of the nature of acid sites on the solid surface

La préparation efficace d’une nouvelle famille de sels de 1,3-bis(aryl)-4,5-dihydroimidazolium non symétriques comprenant un groupement encombrant hexafluoroisopropylmethoxy en position para- ou ortho- sur l’un des substituants N-aryle a été développée. De nouveaux sels d’imidazolium contenant un substituant fluoroalkyle en position ortho d’un des substituant aryle ont aussi été synthétisés. Ces sels sont d’excellents précurseurs de carbènes N-hétérocycliques qui ont permis l’accès efficace à une série de nouveaux complexes carbéniques du ruthénium à ligands NHC non symétriques. La méthode repose sur la génération in situ du carbène par traitement des sels d’imidazolium avec le potassium hexamethyldisilazide suivie d’un échange du ligand tricyclohexylphosphine à partir des complexes de Grubbs et Hoveyda de première génération. L’activité de ces nouveaux complexes a été étudiée sur des réactions modèles intra- et intermoléculaires de métathèse des oléfines. Il a été montré que la plupart des complexes synthétisés ont de bonnes activités catalytiques en fermeture de cycle à partir du diallylmalonate d’éthyle et en métathèse croisée de l’allylbenzène avec le 1,3-diacetoxybut-2-ene. Leurs performances sont comparables à celles des catalyseurs de Grubbs et Hoveyda de seconde génération, avec toutefois quelques différences dans les étapes d’initiation. Les effets structuraux et électroniques des ligands NHC non symétriques sur la réactivité des nouveaux complexes du ruthénium ont été étudiés. En particulier, il a été montré que les catalyseurs de type Hoveyda porteurs de ligands monosubstitués par un groupement fluoroalkyle en position ortho d’un des substituant N-aryle présentent une initiation très rapide dans les réactions de métathèse croisée. Au contraire, les complexes porteurs d’un groupement donneur alkyle ont montré une activité catalytique très faible, comme par exemple le complexe porteur d’un ligand (tert-butyl)NHC qui s’est révélé inerte à la fois en fermeture de cycle et métathèse croisée. Les complexes porteurs d’un ligand NHC symétrique avec deux groupes hexafluoroisopropylmethoxy ont des activités catalytiques nettement inférieures à leurs homologues non symétriques, révélant ainsi la forte influence de l’absence de symétrie du ligand carbène NHC dans l’activité catalytique des complexes. / An efficient approach to a new family of unsymmetrical 1,3-bis(aryl)-4,5-dihydroimidazolium salts comprising bulky hexafluoroisopropylmethoxy group in para- or ortho-position in one of the N-aryl substituents has been developed. New imidazolinium salts with fluoroalkyl-containing mono-ortho-aryl substituent at one of the nitrogen atom have also been synthesized. It was found that these imidazolinium salts are effective NHC precursors and provided an efficient access to a series of new ruthenium carbene complexes with unsymmetrical fluorinated NHC ligands. The method involves in situ generation of the carbene via treatment of the starting salts with potassium hexamethyldisilazide and subsequent ligand exchange reaction with PCy3-containing first generation Grubbs and Hoveyda complexes. The catalytic activity of the new complexes has been investigated on model reactions of intra- and intermolecular olefin metathesis. It was found that most of the synthesized complexes exhibited high activity in cyclization of diethyl diallylmalonate and in cross metathesis of allyl benzene with 1,3-diacetoxybut-2-ene. Their performance has proved to be comparable with commonly used second generation Grubbs and Hoveyda catalysts, with sometimes some differences in the initiation step. Structural and electronic impact of fluorinated unsymmetrical NHC on reactivity of new ruthenium complexes has been studied. In particular, it was revealed that Hoveyda type catalysts with mono-ortho-aryl substituted NHC ligands have demonstrated very high initiation rate in CM reactions. On the contrary, catalysts with more donating N-alkyl NHCs have displayed low activity; for instance, the N-tert-butyl substituted complex has proved to be absolutely inert both in RCM and CM reactions. Symmetrical ruthenium carbene complexes bearing NHC ligands with two hexafluoroisopropylmethoxy group in para-positions of N-aryl moieties are significantly inferior in reactivity with respect to their asymmetric counterparts showing the strong influence of the desymmetrization factor on catalytic activity.

Cette thèse s’inscrit dans le contexte général de la valorisation du CO2 et relate une recherche fondamentale, visant à trouver de nouveaux catalyseurs moléculaires pour réaliser la conversion du CO2. Les résultats obtenus apportent des connaissances au vu de développer un processus efficace et sélectif de catalyse pour la réduction du CO2. Le premier Chapitre présente d’abord des généralités sur l'utilisation du CO2 et fait un point bibliographique sur les catalyseurs moléculaires pour l’électro et la photo-réduction du CO2. Cette courte revue montre la grande variété de complexes de métaux de transition utilisés comme catalyseurs, en particulier ceux à base de rhénium. Ensuite une analyse ciblée sur l'état de l’art de la réduction du CO2 par des catalyseurs moléculaires du type complexes carbonyle de manganèse est relatée. Dans le Chapitre II, la discussion débute par un bref aperçu de la recherche développée relative à de nouveaux complexes de formule générale: [Mn(L)(CO)3(X)] (X = Br, n = 0 ou CH3CN, n = 1; L = terpyridine et dérivés). L'intérêt de ces complexes est double, car leurs propriétés physico-chimiques leur confèrent des applications potentielles en catalyse de réduction du CO2, et dans le domaine des molécules pour le relargage contrôlé de CO. Le développement de nouveaux complexes à base de ligands dérivés de la terpy est l'une des routes qui a été choisie pour l'optimisation et l'amélioration des performances des catalyseurs. Dans ce contexte, de nouveaux complexes de Mn ont été synthétisés, leurs propriétés photo- et électrochimiques étudiées en détail, avant de tester leur activité vis-à-vis de la réduction catalytique du CO2. Le résultat le plus remarquable, provient de la capacité unique de ces espèces à libérer de façon contrôlée l'un des ligands carbonyle, ce qui a conduit à la découverte de complexes originaux de Mn à deux ligands carbonyle, catalyseurs sélectifs pour la réduction du CO2, mais aussi de molécules applicables pour le relargage de faibles quantités de CO à des fins thérapeutiques. Le chapitre III couvre l'étude du complexe [Mn(phendione)(CO)3(X)]n+ (X = Br, n = 0 ou CH3CN, n = 1). Ce complexe a été synthétisé en ayant comme objectif l’obtention de catalyseurs solubles en milieux aqueux. Bien que l’objectif visé soit ambitieux, il a été constaté que cette espèce ne présente pas d'activité catalytique pour la réduction de CO2 en milieu aqueux. Malgré tout, son activité électrocatalytique a été mise en évidence en milieux hydro-organiques et son application en photocatalyse, en milieux organiques, s’est avérée prometteuse. Ce travail a permis d’acquérir une meilleure compréhension des propriétés physicochimiques et des mécanismes catalytiques d’un complexe de Mn contenant un ligand redox-actif. Les résultats présentés dans le chapitre IV sont basés sur l’étude d’une autre famille de nouveaux complexes carbonyle de Mn. L’étude a été concentrée principalement sur le complexe [Mn (pyperNH)(CO)3(CH3CN)]+. Le ligand pyperNH, de par son système aromatique et de sa fonction NH, joue un rôle majeur et est redox-actif. Après une partie dédiée à la synthèse et à la caractérisation, ce chapitre consacre une part importante au rôle que peuvent jouer différents paramètres expérimentaux sur l’efficacité de la réaction catalytique de la réduction du CO2. Les complexes de Mn, décrits dans ce chapitre, possèdent des propriétés rédox remarquables. Une étude préliminaire de leur activité catalytique pour la réduction du CO2 a permis de donner une première hypothèse sur le rôle que pourrait avoir la fonction N-H du ligand sur le mécanisme de la catalyse et sur la sélectivité de la réaction. Cette recherche a été étendue au-delà du ligand pyperNH, à une nouvelle famille de complexes de ligands de structures similaires, les résultats préliminaires rapportés sont très originaux et prometteurs et ouvrent de nouvelles perspectives. / The general context of this thesis is on CO2 valorisation, and recounts fundamental research aimed at finding new molecular catalysts in order to achieve CO2 conversion. The results obtained provide additional knowledge in view of developing an efficient and selective catalytic CO2 reduction process. The first chapter begins with the general picture of CO2 utilisation and contains a bibliographical overview on the use of molecular catalysts for CO2 photo- and electroreduction. This short review demonstrates the wide variety of transition metal complexes used as catalysts, in particularly those based on rhenium. An analysis on the current state of CO2 reduction research using molecular catalyst complexes of the manganese carbonyl type is then reported. In Chapter II, the discussion begins with a brief overview of the research developed during this thesis relating to new complexes of the general formula: [Mn(L)(CO)3(X)] (X = Br, n = 0 ou CH3CN, n = 1; L = terpyridine derivatives). The interest in these complexes is twofold, as their physico-chemical properties give them potential catalytic CO2 reduction applications, as well as applications in the field relating to controlled CO release molecules. Developing new complexes based on ligands derived from terpy is one of the main routes that were chosen for catalyst performance optimisation and improvement. In this context, Mn complexes were synthesised, their photo- and electrochemical properties were studied in detail, before testing their activity with respect to catalytic CO2 reduction. The most remarkable result comes from the unique ability of these species to release one of their carbonyl ligands in a controlled fashion, which led to the discovery of novel Mn dicarbonyl complexes which are selective catalysts for CO2 reduction, and also to new molecules which are applicable in the release of small quantities of CO for therapeutic purposes.Chapter III covers the study of the complex [Mn(phen-dione)(CO)3(X)]n+ (X = Br, n = 0 ou CH3CN, n = 1). This complex was synthesised with the aim in mind of obtaining complexes soluble in aqueous media. While this objective was ambitious, it was soon found that these species showed no catalytic activity for CO2 reduction in the target aqueous medium. Nevertheless, electrocatalytic activity was demonstrated in hydro-organic media and photocatalytic applications in organic media proved promising. This work allowed us to gain a better understanding of the physicochemical properties and catalytic mechanisms of a Mn complex containing a redox-active ligand.The results presented in Chapter IV are based on the study of another new Mn carbonyl complex family. The study concentrated mainly on the complex [Mn(pyperNH)(CO)3(CH3CN)]+. The pyperNH ligand, with its aromatic system and NH functional group, plays a major role and is redox-active. After a section dedicated to its synthesis and characterisation, this chapter devotes a large part to the role that different experimental parameters can play on the efficiency of the catalytic CO2 reduction reaction. The Mn complexes described in this chapter have remarkable redox properties. A preliminary study of the catalytic activity of these complexes for CO2 reduction has allowed us to have an initial idea about the potential role of the N-H functional group of the ligand on the catalytic mechanism and reaction selectivity. This research was extended beyond the pyperNH ligand into a complex class of similar ligand structures, and the preliminary results obtained are original and promising, and open the way towards new perspectives.

Dans cette étude de doctorat, la technique de dépôt tridimensionnel de fibres (3DFD) a été appliquée pour développer et fabriquer des structures de support catalytique multi-canaux avancées. En utilisant cette technique, le matériau, la porosité, la forme et la taille des canaux et l'épaisseur des fibres peuvent être contrôlées. L'objectif de cette recherche est d'étudier les performances des supports structurés 3D conçus pour la méthanation du CO2 en termes d'activité, de sélectivité de stabilité et d’étudier l'impact des propriétés spécifiques introduites dans la conception structurale des supports. / In this doctoral study, the three dimensional fibre deposition (3DFD) technique has been applied to develop and manufacture advanced multi-channelled catalytic support structures. By using this technique, the material, the porosity, the shape and size of the channels and the thickness of the fibres can be controlled. The aim of this research is to investigate the possible benefits of 3D-designed structured supports for CO2 methanation in terms of activity, selectivity and stability and the impact of specific properties introduced in the structural design of the supports.

Compte tenu du développement continu de nouveaux complexes organométalliques, il est impératif de trouver des alternatives aux méthodes de synthèses classiques qui utilisent des solvants toxiques, des températures de réaction élevées et qui ne conduisent pas toujours aux complexes souhaités avec de bons rendements. L’utilisation de broyeurs billes pour la synthèse de complexes NHC-métal (argent et cuivre tout particulièrement) et de leurs précurseurs a permis le développement de méthodes efficaces, générales, rapides et présentant un impact environnemental plus faible que les méthodes classiques en solution. Ces méthodes permettent aussi de donner accès à des molécules d’intérêts, difficilement synthétisables par voie classique. De nombreux complexes jusqu’alors jamais reportés dans la littérature ont ainsi pu être formés. Ces complexes ont démontré leur efficacité en tant que catalyseur dans la réaction de A3 pour la formation d’amines propargyliques. / Due to the constant increase of publications reporting new organometallic complexes, it becomes urgent to develop alternative synthetic methods to the classical ones that use toxic solvents, high reaction temperatures and that do not always lead to the desired complexes in good yields. The use of ball-mills for the synthesis of NHC-metal complexes (silver and copper in particular) and their precursors has enabled the development of efficient, general, quick and more sustainable methods. These methods give an access to interesting compounds, difficult to synthesize using another pathway. Numerous complexes never reported in the literature were also formed. These complexes have demonstrated their efficiency as catalysts in the A3 reaction to form the propargylamines.

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre de la valorisation du CO2 par voie électrochimique. Il est consacré en grande partie à l'élaboration et l'étude physico-chimique d'électrodes à diffusion de gaz (GDE), dans le but de mieux comprendre les mécanismes et les paramètres déterminants pour l'électrocatalyse de la réduction du CO2 avec ce type d'électrodes poreuses. Cette étude est articulée autour de deux axes principaux, le premier concerne des catalyseurs métalliques et le second se focalise sur des catalyseurs moléculaires.Le premier axe est relatif à la préparation, la caractérisation et l'étude électrochimique de catalyseurs de Cu, Co, In, Zn, Bi, Fe et Pb supportés sur poudre de carbone poreux. La mise en œuvre de ces catalyseurs sous forme de GDE a été étudiée, ainsi que leur activité électrocatalytique vis-à-vis la réduction du CO2. En milieu aqueux, les GDE contenant de l'indium ont permis d'obtenir les meilleurs rendements faradiques pour l'électroréduction du CO2 en acide formique. Par comparaison avec une plaque métallique d'indium, les GDE-In/C montrent des performances catalytiques améliorées et une meilleure résistance aux impuretés de l'électrolyte. Nous avons montré, qu'en phase aqueuse, l'apport de CO2 gaz en continu à travers une GDE entraînait une amélioration de l'activité du catalyseur supporté. Ceci met en évidence l'intérêt d'utiliser des métaux sous forme de particules dispersées au sein d'une GDE plutôt que des électrodes métalliques massives.Le second axe de cette étude a fait appel à trois complexes dimère de ruthénium de formule générale [Ru(L)(CH3CN)(CO)2]2(PF6)2. L'étude des propriétés redox de ces précurseurs de catalyseurs contenant des ligands L (bipyridine) diversement substitués a permis de mettre en évidence la formation de polymères à liaisons Ru-Ru par électroréduction. Le ligand portant une fonction pyrrole permet, au préalable, la formation d'un film de polypyrrole conférant au catalyseur une meilleure stabilité et de meilleures performances catalytiques. Différentes stratégies d'immobilisation de ces complexes sur carbone poreux ont été utilisées pour obtenir des GDE modifiées. Cette étude a permis de mieux comprendre l'interaction entre le catalyseur moléculaire et le support lors de la réduction du CO2. Nous avons ainsi montré que l'activité électrocatalytique du catalyseur supporté sur GDE était maintenue en milieu aqueux.Parallèlement à ce travail fondamental, un pilote de laboratoire a été développé pour effectuer la réduction électrocatalytique du CO2 en phase gaz, afin de s'affranchir de limitations rencontrées en milieu aqueux, telles que la solubilité du CO2 et la séparation des produits de la réaction. Cette étude en cours de développement a permis d'identifier certains verrous, notamment la nature de la membrane échangeuse d'ions ainsi que la nature et la proportion du polymère électrolytique entrant dans la formulation de la couche catalytique. Ce travail apporte des connaissances fondamentales et des réponses concrètes qui permettront probablement qu'un tel procédé de valorisation du CO2 puisse constituer un jour un procédé viable à l'échelle industrielle. / This thesis concerns the valorization of CO2 by electrochemical means. It is largely devoted to the preparation and physico-chemical study of gas diffusion electrodes (GDE) in order to better understand the mechanisms and key parameters for electrocatalytic reduction of CO2 using this type of porous electrode. This study revolves around two main axes, the first is related to metal catalysts and the second is focused on molecular catalysts.The first axis deals with the preparation, characterization and electrochemical properties of Cu, Co, In, Zn, Bi, Pb and Fe catalysts supported on porous carbon powder. Their implementation to form GDE and their electrocatalytic activity toward CO2 reduction were studied. In aqueous medium, the GDE containing indium allowed obtaining the highest Faraday yields for electroreduction of CO2 to formic acid. In comparison with a metallic indium foil, the GDE-In/C showed improved catalytic performance and improved resistance to the electrolyte's impurities. We demonstrated that in the aqueous phase, a continuous flow of CO2 through a GDE resulted in an improved reactivity of the supported catalyst. This highlights the advantage of using dispersed metal particles on GDE rather than metal foil electrodes.The second axis of this study focuses on three dimeric ruthenium complexes with the general formula [Ru(L)(CH3CN)(CO)2]2(PF6)2. The study of the redox properties of these catalyst precursors containing variously substituted L (bipyridine) ligands, allowed the formation of polymer bonds of Ru-Ru by electroreduction to be demonstrated. The ligand with a pyrrole functional group allows for the prior formation of a polypyrrole film, conferring improved catalyst stability and enhancing the catalytic performance. Different ways of immobilizing the complex on porous carbon have been used to obtain modified GDE. This study provided insight into the interaction between the molecular catalyst and the catalyst carrier during the CO2 reduction. We have demonstrated that the electrocatalytic activity of the catalyst deposited on the GDE is maintained in an aqueous medium.Alongside this fundamental work, a laboratory pilot was developed to perform the electrocatalytic reduction of CO2 in the gas phase, in order to overcome limitations encountered in an aqueous medium, such as CO2 solubility and reaction products separation. This under development study has not only identified obstacles, including the nature of the ion exchange membrane, but has also identified the nature and proportion of the polymer electrolyte used in the formulation of the catalyst layer. This work has provided fundamental knowledge and concrete answers which probably allow one day that such a process as CO2 valorization may be viable on an industrial scale.