Une autre façon de coupler catalyse moléculaire et solide est de développer des catalyseurs moléculaires homogènes (complexes organométalliques) et de les greffer à la surface d’un support solide, de préférence transparent et conducteur s’il s’agit de produire des catalyseurs pour la photo- ou l’électro-catalyse. Le greffage d’un catalyseur moléculaire sur un solide peut avoir de nombreux avantages : (i) stabilisation du catalyseur ; (ii) transfert d’électrons plus efficace ; (iii) limitation des processus bimoléculaires de désactivation ; (iv) plus grande concentration du catalyseur dans la couche de réaction ; (v) moins de limitations par diffusion des espèces actives ; (vi) meilleure exploitation des atomes du catalyseur ; (vii) possibilité d’exploitation dans des dispositifs technologiques pratiques ; (viii) récupération recyclage du catalyseur. Il y a aussi des inconvénients : (i) nécessité de modifier le catalyseur, ce qui peut être coûteux et peut changer la réactivité du catalyseur ; (ii) caractérisation structurale, électrochimique et mécanistique du matériau « moléculaire » plus délicate (avant et après réaction) ; (iii) faible densité des sites actifs.
Dans ce cours sont présentées en détail les différentes technologies de greffage covalent ou non-covalent de molécules sur un solide ainsi que des exemples significatifs de catalyseurs moléculaires hétérogénéisés pour la réduction des protons en hydrogène, l’oxydation de l’eau en oxygène, la réduction de l’oxygène en eau et la réduction du CO2 en acide formique, CO et hydrocarbures, y compris à partir de travaux menés au « laboratoire de chimie des processus biologiques » du Collège de France.
