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Pickering interfacial catalysis for organic synthesis: a hotbed for innovation

Catalyse interfaciale de "pickering" pour la synthèse organique: une approche hautement innovante

Hong, Bing ; Fan, Zhaoyu (Flora) ; Pera-Ttus, Marc

Abstract: Reactions between immiscible reagents in the presence of solid catalysts (liquid-liquid-solid, L-L-S reactions) are extensively used in the chemical industry. However, conventional reactors such as stirred tanks can suffer from strong mass/heat transfer limitations due to the poor contact between the phases and a reduced accessibility of the reactants to the catalyst surface. For a major improvement on current systems in terms of cost efficiency, energy savings and environmental footprint, L-L-S reactors operating at the nanoscale are required. Recently, we have reported the Pickering interfacial catalysis (PIC) concept. It addresses the reaction between two immiscible reagents by the formation of L-L-S nanoreactors based on Pickering emulsions promoting the contact between the phases. This paper presents an overview of recent examples of PIC systems developed at the E2P2L Laboratory in Shanghai and applied to industrially relevant reactions encompassing biomass-derived reagents for which reactivity is usually imprisoned due to low miscibility of the reagents. The PIC concept constitutes a hotbed for innovation, opening an avenue to the industrial synthesis of high added-value fine chemicals, specialties and biofuels that can only be afforded today using inefficient processes.

Résumé: Les réactions entre composés non miscibles en présence de catalyseurs solides (réactions liquide-liquide-solide, L-L-S) sont très courantes dans l’industrie chimique. Néanmoins, l’utilisation des réacteurs conventionnels tels que les réacteurs mélangés peut être limitée par des phénomènes de transfert de matière et de chaleur en raison du faible contact entre les phases liquides et d’une accessibilité réduite des réactifs vers la surface du catalyseur. Afin d’améliorer la performance des réacteurs multiphasiques actuels en termes de rapport coût/efficacité, d’économie d’énergie et d’empreinte environnementale, il a paru souhaitable de développer des réacteurs L-L-S fonctionnant à l’échelle nanométrique. Récemment, nous avons mis en avant un concept alternatif dénommé « catalyse interfaciale de Pickering » (« Pickering Interfacial Catalysis », PIC). Il s’agit de favoriser la réaction entre les deux substrats non miscibles moyennant la formation de nanoréacteurs L-L-S basés sur des émulsions de Pickering, ce qui permet un contact accru entre les phases. Cet article présente un aperçu des avancées les plus récentes développées au Laboratoire E2P2L de Shanghai autour du concept PIC et visant des réactions à fort intérêt industriel utilisant des réactifs biosourcés pour lesquels les réactions sont difficiles pour des questions de miscibilité. Ce concept est particulièrement innovant ; il ouvre de nombreuses perspectives pour la synthèse à l’échelle industrielle d’une vaste gamme de produits de chimie fine et de spécialité, ainsi que des biocarburants, lesquels sont préparés aujourd’hui via des procédés peu efficaces.


Mot(s) Clé(s): Biomass ; Multiphasic reactor ; Pickering interfacial catalysis ; Emulsion ; Amphiphilic catalyst ; Biomasse ; Réacteur multiphasique ; Catalyse interfaciale de "pickering" ; Emulsion ; Catalyseur amphiphile
Localisation: CNUDST (TUN01)
Code de rangement: SP 1-3

Published in: L'Actualité Chimique: N° 434 (Novembre 2018), p. 19-25

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 Record created 2019-05-31, last modified 2019-07-09


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