Letteratura scientifica selezionata sul tema "Catalyseurs au molybdène – Synthèse (chimie)"

Les catalyseurs interviennent dans de nombreux aspects de notre vie quotidienne mais leur véritable nature reste méconnue de la majorité du grand public. Cet article vise à expliquer ce que sont réellement les catalyseurs et à présenter certaines de leurs applications pratiques. Traditionnellement, les catalyseurs sont principalement issus de l'industrie pétrolière. Cet article met en lumière les principes de la chimie verte qui prônent l'utilisation de ressources respectueuses de l'environnement et leur application au domaine de la catalyse. Nous nous concentrons ici sur une partie des recherches menées au sein du Laboratoire de Catalyse de l'Université de Liège focalisées sur l'utilisation de la caféine comme matière première renouvelable pour la synthèse de catalyseurs biosourcés.

Les enzymes à molybdène ou à tungstène sont présentes dans toutes les formes de vie. La plupart d’entre elles sont des oxotransférases ou des hydroxylases. Elles contiennent un ou deux cofacteurs à molybdoptérine Moco coordiné au centre métallique par une fonction dithiolène. Ce cofacteur est très instable et la synthèse de complexes biomimétiques est difficile. Dans cette thèse, une nouvelle stratégie de synthèse d’un ligand dithiolène (qpdt) analogue du cofacteur à molybdoptérine a été développée. Le complexe de molybdène (Bu4N)2[MoO(qpdt)2] correspondant a été synthétisé et caractérisé. Ce complexe unique a montré un fort potentiel pour la réduction des protons. La photoréduction des protons en milieu acide (pH = 4), en présence du complexe de molybdène, du photosensibilisateur Ru(bpy)32+ et d’un excès d’acide ascorbique, donne d’excellentes activités allant jusqu’à 500 TONs en 15 heures. Ce complexe a aussi montré une très grande stabilité en milieu organique-acqueux. De même, l’électroréduction des protons par ce complexe dans l’acétonitrile a mis en évidence une constante de vitesse remarquable de 1030 s-1 à un potentiel de 1.3 V (vs Ag/AgCl). Afin de valoriser ce ligand original, les complexes bisdithiolène de nickel (Et4N)[Ni(qpdt)2] et de cobalt (Et4N)2[Co(qpdt)2]2 ont été synthétisés et caractérisés. Des études préliminaires de ces complexes ont montré un potentiel pour la photoréduction et l’électroréduction des protons. L’ensemble de ces résultats ouvre de nouvelles perspectives pour le développement de catalyseurs pour la réduction des protons. De plus, la synthèse de ce premier complexe biomimétique devrait permettre de mieux comprendre la chimie de ces enzymes encore peu connues
Enzymes containing molybdenum or tungsten within their active sites appear to be present in all form of life. Most of them are oxotransferase or hydroxylase. They contain one or two pyranopterin-dithiolene cofactor, also called Moco, in which the metal is coordinated by the dithiolene moiety. The molybdenum cofactor is highly unstable and mimicking the active site of these enzymes is challenging. A new strategy for the synthesis of a pyranopyrazine dithiolene ligand (qpdt) has been developed in our laboratory. The corresponding molybdenum complex (Bu4N)2[MoO(qpdt)2] was synthesized and characterized extensively. This unique Mo-enzyme biomimetic complex demonstrated its potential for H2 production. This complex was shown to be active for the photoreduction of protons in acidic conditions (pH = 4), in the presence of the catalyst, the photosensitizer Ru(bpy)32+, ascorbic acid in exces and gave excellent activities of 500 TON with a high stability in aqueous organic media. Moreover, the electroreduction of protons by this complex in acetonitrile showed a remarkable rate constant value of 1030 s-1 at 1.3 V. (vs Ag/AgCl). To valorize this very original ligand qpdt, (Et4N)[Ni(qpdt)2] and (Et4N)2[Co(qpdt)2]2 bisdithiolene complexes were synthesized and characterized. Preliminary studies of theses complexes have shown a potential for the photoreduction and the electroreduction of protons. These results open new directions for the search of proton reduction catalysts. This first biomimetic complex should also be exploited to understand the chemistry of this class of oxidoreductase that is still not well understood

Ce travail concerne la modelisation d'hemoproteines du type cytochrome p-450 par des metalloporphyrines synthetiques, et l'utilisation de ces metalloporphyrines associees a des donneurs d'oxygene comme catalyseurs biomimetiques de reactions d'epoxydation. Une premiere partie presente la synthese de nouvelles metalloporphyrines chirales ainsi que les essais d'induction asymetrique dans l'epoxydation d'olefines non activees par ces catalyseurs. Dans une deuxieme partie est decrite l'halogenation selective des positions beta-pyrroliques de la meso-tetramesitylporphyrine qui permet d'acceder a de nouveaux catalyseurs particulierement robustes en milieu oxydant et tres efficaces dans les reactions d'epoxydation d'olefines et d'hydroxylation d'alcanes. Dans cette partie sont presentes les resultats obtenus en catalyse lorsque les derives de manganese et de fer de ces ligands halogenes sont associes a deux donneurs d'oxygene: le monopersulfate de potassium (khso#5) et le monoperphtalate de magnesium (mmpp). Une troisieme partie souligne la capacite des porphyrines de ruthenium a epoxyder des derives du cholesterol par l'oxygene moleculaire en tant que donneur d'oxygene. Une derniere partie concerne l'epoxydation d'olefines par l'eau oxygenee a 30% en solution aqueuse catalysee par des porphyrines de molybdene: l'utilisation de ces complexes du molybdene permet en effet d'eviter la dismutation de l'eau oxygenee (effet catalase qui se produit lorsque l'on utilise les derives correspondant de manganese ou de fer

La biomasse est une matière première renouvelable pour un large éventail de produits chimiques à haute valeur ajoutée, comme les carburants. Les acétals, tels que le diméthoxyméthane (DMM) et le diethoxyéthane (DEE), peuvent être ainsi produits à partir respectivement du méthanol et de l'éthanol. Cette étude concerne la synthèse des acétals via une conversion directe de l'alcool. La synthèse en DMM est étudiée sur un catalyseur oxyde mixte FeMo faisant intervenir les fonctions d'oxydo-réduction et acide. 50% de rendement en DMM est obtenu à 255 °C sur le catalyseur comportant un rapport Mo/Fe de 3,2. La sélectivité en DMM est améliorée lors de l'utilisation d'une phase riche en méthanol (40 mol.%) et une sélectivité élevée est maintenue jusqu'à 60% de conversion du méthanol. Un effet de synergie entre les espèces Mo et Fe est clairement observé sur la conversion. Un site actif constitué de cations Fe et Mo est proposé, impliquant l’espèce O2- du solide et des lacunes anioniques générées par la déshydroxylation de la surface. L’analyse LEIS confirme la présence d'espèces Fe et Mo dans la couche atomique la plus externe. L’XPS et les études par EPR in situ montrent que les cations Fe fournissent la propriété d'oxydo-réduction. L'acidité est apportée par des lacunes anioniques agissant comme acide de Lewis. Les résultats XPS confirment le rôle de la phase gazeuse O2 pour la réoxydation de la surface et la régénération des sites actifs. Les catalyseurs FeMo ont également été étudiés pour la synthèse en DEE. Le catalyseur n'est pas sélectif pour la formation en acétal DEE, probablement en raison de l'encombrement stérique ou de la force acide inadéquate du système FeMo
The severe environmental issues caused by the fossil-based sources consumption have driven numerous studies to find alternative sustainable resources. Biomass is a renewable feedstock for a large spectrum of valuable chemicals especially for fuels applications. Acetals, dimethoxymethane (DMM) and diethoxythane (DEE), can be produced from biomass-derived methanol and ethanol, respectively. Herein, a concept of synthesizing acetals via a one-step alcohol conversion is applied instead of the currently used two-steps reactions of alcohol partial oxidation/acetalization. The DMM synthesis is studied on FeMo mixed oxide having needed redox/acidic functions. 50 % of DMM yield is achieved at 255 °C on the catalyst with a Mo/Fe ratio of 3.2. DMM selectivity is boosted when using a methanol-rich (40 mol.%) feed and a high selectivity is kept up to 60 % of methanol conversion. A synergistic effect between Mo and Fe species on the conversion is evident. The active sites incorporating Mo and Fe cations is suggested, involving lattice O2- and anionic vacancies generated by surface dehydroxylation. LEIS analysis confirms the presence of Mo and Fe species in the outermost atomic layer. XPS and in situ EPR studies show that Fe centers provide the redox property. The acidity is brought by anionic vacancies acting as Lewis acid. XPS results confirm the role of gas-phase O2 to reoxidize the surface and regenerate the active sites. FeMo-based catalysts were applied in the DEE synthesis due to analogous pathways of methanol/ethanol reactions. The catalyst is not selectively to acetal DEE as expected, probably due to the steric hindrance or to the inadequate acidic strength of the FeMo system

Les synthèses par sol-gel non-hydrolytique (SGNH) d'oxydes mixtes Re-Si-Al et Mo-Si-Al sont présentées comme une voie innovante pour la préparation en une étape de catalyseurs hétérogènes de métathèse. Les catalyseurs supportés à base d'oxyde de molybdène sont intéressants du fait de leur faible coût d'achat, de leur résistance mécanique et de leur bonne activité à température modérée. Les catalyseurs supportés à base d'oxyde de rhénium sont connus pour être très actifs et sélectifs même à température ambiante. Cependant ils sont chers et la sublimation de l'oxyde de rhénium pose problème lors de leur synthèse. La synthèse utilisée est basée sur la réaction en une étape des précurseurs chlorés (ReCl5 ou MoCl3, SiCl4, AlCl3) avec du diisopropyléther (iPr2O) à 110 °C dans le dichloromethane. Le faible coût des précurseurs, l'absence de modificateurs de réactivité et de templates ainsi que la simplicité de synthèse rendent le procédé SGNH particulièrement attractif. Les catalyseurs oxydes mixtes obtenus présentent des compositions bien contrôlées, des textures mésoporeuses et avec des densités en sites acides élevées. La caractérisation par DRX, XPS et ToF-SIMS montre que les catalyseurs peuvent être décrits comme une matrice silice-alumine amorphe avec des espèces de surface Mo et Re bien dispersées. Pour les catalyseurs à base de Re, dans les compositions riches en silice, des pertes de rhénium ont été observées durant la calcination. Cette perte de rhenium peut être évitée en augmentant le taux d'alumine dans la composition. De plus, nous avons montré que la sublimation de Re, au cours de la calcination dans les compositions riches en silice, n'a pas lieu quand toutes les étapes du procédé (synthèse, lavage, séchage et calcination) sont réalisées en l'absence d'humidité. Nous avons étudié l'influence de la composition sur la texture, la structure, l'acidité et les propriétés de surface, qui sont corrélées aux performances catalytiques. Les performances des catalyseurs Re-Si-Al et Mo-Si-Al ont été évaluées en métathèse du propène et en métathèse croisée de l'éthène et du trans-2-butène. Les catalyseurs SGNH sont comparés à des catalyseurs avec des compositions similaires préparés par d'autres méthodes (imprégnation, thermal spreading, flame spray pyrolysis). Les catalyseurs préparés par SGNH présentent une très bonne activité spécifique en métathèse
The non-hydrolytic sol-gel synthesis (NHSG) of Re-Si-Al and Mo-Si-Al mixed oxides was proposed as an innovative one step route to heterogeneous olefin metathesis catalysts. Supported molybdenum oxide catalysts are receiving much attention as a result of their relatively low price, robustness and good activity at low temperature. Supported rhenium oxide catalysts are known to be highly active and selective even at room temperature. However, they are expensive and moderately stable because of the sublimation of the rhenium oxide. The NHSG synthesis used in this work is based on the one pot reaction of chloride precursors (ReCl5 or MoCl3, SiCl4, AlCl3) with diisopropylether (iPr2O) at 110 °C in dichloromethane. The simplicity of NHSG makes it attractive: multi-step procedures, expensive precursors, or reactivity modifiers are not needed. The mixed oxide catalysts exhibited well-controlled compositions and mesoporous textures, with high acid site densities. XRD, XPS and ToF-SIMS showed that the catalysts could be described as an amorphous silica-alumina matrix with well-dispersed Re or Mo surface species. In the case of Re-based catalysts, rhenium losses by sublimation during calcination were observed for the silica-rich formulations. The loss of rhenium could however be avoided by increasing the Al content. More importantly we demonstrate that Re sublimation during calcination of silica-rich formulations is suppressed when the whole preparation procedure (synthesis, washing, drying and calcination) is carried out in the absence of water. Particular attention was devoted to the study of the influence of the composition on texture, structure, acidity and surface properties, which were correlated with the catalytic performances. The performance of selected Re-Si-Al and Mo-Si-Al catalysts was evaluated in the metathesis of propene and in the cross-metathesis of ethene and trans-2-butene. The NHSG catalysts were compared to catalysts of similar compositions prepared by other more methods (impregnation, thermal spreading, flame spray pyrolysis). The catalysts prepared by NHSG have a high specific activity in the metathesis reaction

L’hydrodésulfuration (HDS) est un procédé catalytique utilisé pour éliminer le soufre des carburants. La demande mondiale de carburants propres a stimulé les recherches sur autour de ce procédé afin de mieux comprendre les mécanismes réactionnels et de produire des catalyseurs plus efficaces. Deux axes de recherches peuvent être dégagés : d’une part la formulation de nouvelles voies de synthèse permettant la production des catalyseurs plus efficaces et d’autre part la compréhension du processus catalytique au niveau moléculaire. La compréhension des transformations structurales du catalyseur au niveau moléculaire pendant la réaction ainsi que pendant la genèse de la phase active est une nécessité pour améliorer les propriétés des catalyseurs. Dans ce contexte, ce travail propose deux objectifs. En premier lieu, il présente nouvelle méthode de synthèse de catalyseurs d’HDS à base de CoMo supporté dans TiO2 par voie sol-gel. Dans un deuxième temps, le travail présente la mise-en-œuvre de la chimiometrie pour traiter des données in situ de spectroscopie d’absorption de rayons-X (XAS) qui permet d’obtenir des informations sur la structure moléculaire du catalyseur pendant son activation. Les installations synchrotron de dernière génération permettent en effet d’enregistrer des données expérimentales avec résolution temporelle de l’ordre de la seconde (Quick-EXAFS) et la chimiometrie fournit des outils d’analyse et d’interprétation pour extraire des informations sur les cinétiques de réaction et sur les transformations structurales menant à la formation de la phase active du catalyseur
Hydrodesulfurization (HDS) is catalytic process used to remove sulfur from petroleum feedstock. The world claim for clean fuel boosted scientists to get new insights on the catalytic reaction in order to understand the mechanisms of the process and, thus, produce catalysts that are more efficient. Such researches are based mainly in to lines: by one hand, in the formulation of new routes that lead to tailored catalysts and, by the other hand, in a better understanding of the catalytic process at the molecular and atomic level. Particularly, the later leads to an optimization of the formulation and better catalytic performance, for which is required further understanding of the molecular structure, its transformations during the reaction, the nature of active species and its genesis. In this picture, the goal of this work is twofold. First, to present a new route for produce HDS CoMo-based catalysts via one-pot sol-gel method, which revealed to have suitable macro- and microscopic properties making promising solids for further applications. Second, to adapt and use chemometrics method to treat in situ measurements, particularly, X-ray absorption spectra (XAS), to get new insights on the genesis of the catalytic active phase at the molecular level. XAS techniques is suitable to probe local atomic structure, and last generation synchrotron facilities provide conditions to perform such in situ experiments with very fast acquisition (Quick-EXAFS). Chemometrics provide a brand new scope on data analysis and interpretation for extract information on the kinetics of reaction and structure transformation that leads to the active phase of the catalysts

Le couplage de techniques d’analyse de surface (XPS, LEIS et ToF-SIMS) a permis de caractériser la nature de la phase active sur des catalyseurs à base de Mo en fonction de différents modes de synthèse. Afin d’imiter le mode par voie chimique par imprégnation, des catalyseurs modèles ont été préparés par spin coating. En outre, une nouvelle voie physique, par pulvérisation magnétron, a été explorée pour la synthèse de catalyseurs. Des corrélations entre les données spectroscopiques XPS et LEIS sur les systèmes modèles permettent de déterminer le taux de recouvrement et l’épaisseur des espèces MoOx déposées. L’étude ToF-SIMS permet de confirmer la structure de la phase active : des entités monomériques à faible teneur et polymériques à plus haute teneur en Mo. Enfin, les performances catalytiques des différents systèmes pour l’oxydation ménagée du méthanol sont discutées au regard des caractérisations spectroscopiques. Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet CATARR INTERREG IV (Materia Nova, Université de Mons et Université Lille1)
The coupling of surface analysis techniques (XPS, LEIS et ToF-SIMS) allowed to characterize the nature of the active phase on Mo-based catalysts according to different modes of synthesis. To imitate chemical means by impregnation mode, model catalysts we prepared by spin-coating. In addition, a new physical path, by magnetron sputtering, has been explored for the synthesis of catalysts. Correlations between spectroscopic data XPS and LEIS on model systems determine the recovery rate and the structure of the active phase : Mo low content monomeric and high content polymeric entities. Finally, the catalytic performances of the different catalytic systems for the controlled oxidation of methanol are discussed under spectroscopic characterizations. This work has been performed within INTERREG IV CATARR network (Materia Nova, Mons University and Lille1 University)

Dans le contexte du réchauffement climatique, la recherche de sources d’énergie propres et durables est l’un des défis les plus importants de notre époque. La réduction du CO2 permettrait un stockage des énergies renouvelables et une diminution de la concentration de ce gaz dans l’atmosphère. Le développement de catalyseurs moléculaires permet d’étudier avec précision les relations entre structures et réactivités. Malheureusement, la librairie de catalyseurs homogènes existant dans la littérature est réduite. Afin de chercher de nouveaux catalyseurs potentiels, nous avons décidé de nous inspirer du site actif des formiate déshydrogénases (FDH). La synthèse de molécules mimes de ce site actif constitue un challenge intéressant. Dans cette thèse, nous décrivons l’obtention de deux ligands, inspirés de la molybdoptérine (chapitre I). L’obtention des complexes CoCp(dithiolène) a permis de mieux caractériser ces ligands (chapitre II). De plus, l’observation de la réactivité des ligands dans les conditions électrochimiques nous a permis d’anticiper leurs comportements lors des études catalytiques. L’obtention des complexes [MoO(dithiolène)2]2- à partir des ligands bio-inspirés constitue les synthèses de mimes des sites actifs des FDH les plus abouties de la littérature (chapitre III). Ce chapitre a également été l’occasion de travailler sur la généralisation de méthodologies de synthèses. Les complexes [Ni(dithiolène)2]- obtenus à partir des ligands bio-mimétiques constituent les premiers catalyseurs dithiolène pour la réduction du CO2 (chapitre IV). Ils font partie des rares complexes homogènes à base de métaux non-nobles catalysant la réduction du CO2 en formiate
In the context of global warming, the development of new sources of energy, clean and sustainable, is a key challenge of our society. The reduction of CO2 could allow the storage of renewable energies and offer an answer to the dramatic increase of CO2 in the atmosphere. Development of molecular catalysts offers the possibility of studying the structure-reactivity relationships. However, the library of existing homogeneous catalysts in the literature is quite limited. In order to find new potential catalysts, we decided to take inspiration from the active site of formate dehydrogenases (FDH). The synthesis of molecules mimicking this active site is an interesting challenge. In this thesis, we described the synthesis of two ligands inspired from the molybdopterin (chapter I). The synthesis of CoCp(dithiolène) complexes allows us to better characterize these ligands (chapter II). Moreover, the observation of the reactivity of these ligands allows us to understand their behaviour during electrocatalysis. The [MoO(dithiolene)2]2- complexes obtained from the bio-inspired ligands are,so far, the best mimics of the active site of FDH in the literature (chapter III). In this chapter, the generalization of synthetic procedure was also explored. Finally, [Ni(dithiolene)2]- synthesize from the bio-inspired ligands are the first dithiolene complexes able to reduce CO2 (chapter IV). They are among the few non-nobles metal complexes catalyzing the reduction of CO2 into formate

L'hydrogène (H2) a été considéré comme le vecteur d'énergie le plus prometteur et renouvelable. Avec les avantages d'un faible coût et d'une grande efficacité, le fractionnement électrochimique de l'eau est une approche prometteuse pour produire du H2 d'une grande pureté. Cependant, l'application pratique du fractionnement électrochimique de l'eau pour la production à grande échelle de H2 est fortement entravée par une tension de polarisation élevée et par une faible stabilité d'électrode. L’électrolyse comprend deux demi-réactions, à savoir la réaction de dégagement cathodique de l'hydrogène (HER) et la réaction anodique de dégagement d'oxygène (OER). Actuellement, les métaux du groupe Pt sont les catalyseurs les plus efficaces pour HER alors que les catalyseurs à base d'Ir/Ru sont utilisés pour la réaction de dégagement d’oxygène. Cependant, le coût élevé et la rareté de ces métaux limitent leur usage répandu. Des efforts considérables ont alors été consacrés au développement de catalyseurs nanostructurés en alliage ou en métaux non nobles pour le fractionnement de l'eau. Par conséquent, dans cette thèse, nous avons synthétisé des catalyseurs très efficaces et stables en utilisant un processus simple et respectueux de l'environnement. Premièrement, nous avons préparé des nanoparticules de PtRu2 supportées sur un matériau à base de graphène co-dopé au soufre et à l'azote renfermant des traces de fer (PtRu2/PF) par une réaction hydrothermale. Le catalyseur PtRu2/PF peut produire une densité de courant de 10 mA cm-2 à une faible valeur de surtension de 101 mV pour HER à pH = 1, et une densité de courant de 10 mA cm-2 à une surtension de 238 mV pour l'OER en milieu alcalin. De plus, ce catalyseur est également très efficace pour l'oxydation du méthanol (MOR) en milieu acide et pour la réduction d'oxygène (ORR) dans une solution 0.1 M KOH. Dans la deuxième partie de mon travail de thèse, nous décrivons la préparation d'un matériau hybride constitué d'oxyde de cobalt décoré sur MoS2 dopé à l'azote supporté sur des fibres de carbone (CoO/N-MoS2/CF) en combinant la technique hydrothermale et le dépôt électrochimique. Le CoO/N-MoS2/CF a fourni une densité de courant de 10 mA cm-2 à une surtension de 78 mV pour la réaction de dégagement d’hydrogène (HER) et une densité de courant de 50 mA cm-2 à 458 mV pour la réaction de dégagement d’oxygène (OER) dans 1.0 M KOH. De plus, le CoO/N-MoS2/CF a permis de générer une densité de courant maximale de 53 mA cm-2 à une tension de cellule appliquée de 1.5 V pour l’électrolyse d'eau dans un système à deux électrodes. Dans la troisième partie de mon travail de thèse, nous avons montré pour la première fois l’effet de plasmons de surface localisés pour accélérer la réaction électrochimique de dégagement d’hydrogène en utilisant un film mince d’or perforé, sous un éclairage avec de la lumière dans le proche infrarouge. La génération d’un champ électromagnétique intense, sous l'éclairage de l'électrode perforée de nano-trous d'or (Au NH), facilite la dissociation de l'eau en H2. La surtension nécessaire pour le dégagement d’hydrogène sur de telles électrodes plasmoniques est de 205 mV pour produire une densité de courant de 100 mA cm-2, largement améliorée par rapport au matériau de référence, le Pt. Le comportement électrocatalytique est aussi caractérisé par une faible pente de Tafel de 33 mV dec-1. Ces matériaux ont été caractérisés par une variété de techniques différentes, telles que la microscopie électronique à balayage (MEB), en transmission (MET), la diffractométrie de rayons X (DRX), spectrométrie photoélectronique X (XPS), la spectroscopie Raman et des mesures électrochimiques
Hydrogen (H2) has been considered as the most promising and renewable energy carrier. With the advantages of low cost and high efficiency, electrochemical water splitting is a promising approach to produce H2 with high purity. However, the practical application of water splitting for mass production of H2 is greatly hindered by a higher applied bias voltage and a lower electrode stability required in an electrolyzer arising from two half reactions in water splitting, namely, cathodic hydrogen evolution reaction (HER) and anodic oxygen evolution reaction (OER). Currently, Pt-group metals are the most effective catalysts for HER while the benchmark catalysts for OER are Ir/Ru-based compounds. However, high cost and scarcity of these metals limit their widespread use. Therefore, enormous efforts have been dedicated to the development of nano-scale non-noble metal catalysts with high dispersibility, large specific surface area, and electrocatalytic activity for water splitting. In this thesis, we have explored high-efficiency, high-stability, low-price electrocatalysts using a simple and environmentally friendly process. Firstly, we prepared new PtRu2 nanoparticles supported on sulphur- and nitrogen-co-doped crumbled graphene with trace amounts of iron (PtRu2/PF) electrocatalyst by one-step hydrothermal process. The PtRu2/PF catalyst achieved a current density of 10 mA·cm-2 at a low overpotential value of only 101 mV for HER at pH=1 and a current density of 10 mA cm-2 at an overpotential of only 238 mV for the OER in alkaline solution. Interestingly, this catalyst was also efficient for methanol oxidation reaction (MOR) in acidic solution and oxygen reduction reaction (ORR) in 0.1 M KOH solution. Secondly, we described the preparation of a hybrid material consisting of cobalt oxide decorated on nitrogen-doped MoS2 supported on carbon fibers (CoO/N-MoS2/CF) through a two-step process combining hydrothermal technique and electrochemical deposition. The CoO/N-MoS2/CF achieved a current density of 10 mA cm-2 at an overpotential of only 78 mV for the HER and a current density of 50 mA cm-2 at 458 mV for the OER in 1.0 M KOH. Additionally, the CoO/N-MoS2/CF delivered a maximum current density of 53 mA cm-2 at an applied cell voltage of 1.5 V for a two-electrode water splitting. Thirdly, we showed for the first time the extraordinarily capacity of perforated gold nanoholes (Au NHs) electrodes for electrochemical water splitting under illumination with light. The strong plasmonic electromagnetic enhancement, which occurs under illumination of the perforated Au NHs electrode, facilities the dissociation of water into H2. The overpotential for the HER occurs on such plasmonic electrodes at a current density of 100 mA cm-2 was 205 mV, largely improved compared to the reference material, Pt. The fast electrocatalytic behavior of the interface was attested by a low Tafel slope of 33 mV dec-1. All of these materials were characterized by a variety of different techniques, such as SEM, TEM, XRD, XPS, Raman and electrochemical measurements