Bioinspired and electrochemical approach of O2 reductive cleavage. Towards new and efficient catalysts for O2 reduction into H2O

Résumé : Le développement de la technologie des piles à combustible, basée sur la réduction catalytique à 4 électrons de O2 en H2O nécessite de remplacer les catalyseurs à base de Pt actuellement utilisés par des catalyseurs à base de métaux abondants tels que le Mn ou le Fe. Les systèmes enzymatiques à base de tels métaux et capables de transformer O2 sont source d’inspiration. Le mécanisme et les facteurs contrôlant la rupture de la liaison O-O sont encore mal compris, mais il est proposé que des intermédiaires de type metal-peroxo soient impliqués. Notre approche bioinspirée et électrochimique permet l’étude de la réactivité d’un complexe Mn-peroxo et apporte des informations mécanistiques nouvelles sur la réduction de O2 par des complexes de Mn. ________________________________________________________________________ Summary: The catalytic four-electron (4e−) reduction of O2 to H2O has merited increasing attention because it is an intrinsic fuel cells technology. The high loadings of Pt required to achieve appreciable activity have prompted the development of catalysts based on nonprecious metals such as Mn or Fe. Natural systems, capable of O2 transformation and using non-precious metals provide a rich source of inspiration. The key intermediate for the catalytic 4e− reduction of O2 is regarded to be a metal−peroxo complex, which is further reduced to H2O. We present here the reactivity and mechanistic studies of a Mn-peroxo species. The results reveal dichotomy of Mn–O vs. O–O bond cleavages unprecedented for Mn(III)-peroxo complexes and offer a route for electrochemical O2 reduction by Mn complexes.