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This article describes the main strategies to activate and convert carbon dioxide (CO2) into valuable chemicals over catalytic surfaces. Coherent elements such as common intermediates are identified in the different strategies and concisely discussed based on the reactivity of CO2 with the aim to understand the decisive factors for selective and efficient CO2 conversion.

The current challenges for the valorization of biomass derived products contribute to a growing interest for basic heterogeneous catalysis. Because of the complex connection between the catalytic performance of a basic heterogeneous catalyst and its deprotonating ability, a study of the parameters governing the reactivity of solids in model reactions of basicity and transesterification was undertaken. A reaction with slightly acidic reactants (in our case: an alkene) seems to be catalyzed only on active sites which can form strong interactions with Brønsted acids. These sites cannot be characterized by the interaction with CO2 as a basic probe, because we have found that the Lewis basicity scale and the Brønsted basicity scale are different. On the other hand, several parameters should be considered for reaction with stronger acids such as alcohols. For instance, in the catalysis of transesterification, active sites with an acidic behavior increase the catalytic performance of the solids. Furthermore, this study permitted us to reveal some general trends for the structure and the basic activity of magnesium oxide covered with OH group and carbonates. Four different kinds of adsorbed carbonates were identified, which led us to bring to light the formation of (110) planes after some pretreatments. These planes are very promising for the basic heterogeneous catalysis due to their enhanced activity.; Les enjeux actuels pour la valorisation de dérivés de la biomasse donnent à la catalyse hétérogène basique un intérêt nouveau. Dans la mesure où des relations complexes peuvent exister entre la performance d'un catalyseur hétérogène basique et sa force déprotonante, une étude des critères qui influencent la réactivité des solides dans des réactions modèles de basicité et dans une réaction modèle de transestérification a été entreprise. Il apparaît que les réactions faisant intervenir des réactifs faiblement acides (dans notre cas, un alcène), ne peuvent être réalisées que sur des sites qui peuvent interagir fortement avec les acides de Brønsted. Ces sites ne peuvent pas être caractérisés par la force de leur interaction avec une sonde CO2, car nous avons montré que les échelles de basicité selon Lewis et selon Brønsted étaient différentes. En revanche, dans le cas de réactions faisant intervenir des acides plus forts, tels des alcools, plusieurs facteurs sont à considérer. Par exemple, dans la catalyse de la transestérification, la présence de sites pouvant réagir selon une voie acide peut augmenter la puissance catalytique des solides. Par ailleurs, cette étude a permis de dégager des tendances générales sur la structure et la réactivité basique de l'oxyde de magnésium en fonction de son recouvrement en adsorbats hydroxyles et carbonates. Quatre types de carbonates adsorbés ont pu être identifiés, ce qui a permis de mettre en évidence la formation de plans (110) après certains prétraitements. Ces plans, très réactifs, sont particulièrement intéressants pour la catalyse hétérogène basique.

The current challenges for the valorization of biomass derived products contribute to a growing interest for basic heterogeneous catalysis. Because of the complex connection between the catalytic performance of a basic heterogeneous catalyst and its deprotonating ability, a study of the parameters governing the reactivity of solids in model reactions of basicity and transesterification was undertaken. A reaction with slightly acidic reactants (in our case: an alkene) seems to be catalyzed only on active sites which can form strong interactions with Brønsted acids. These sites cannot be characterized by the interaction with CO2 as a basic probe, because we have found that the Lewis basicity scale and the Brønsted basicity scale are different. On the other hand, several parameters should be considered for reaction with stronger acids such as alcohols. For instance, in the catalysis of transesterification, active sites with an acidic behavior increase the catalytic performance of the solids. Furthermore, this study permitted us to reveal some general trends for the structure and the basic activity of magnesium oxide covered with OH group and carbonates. Four different kinds of adsorbed carbonates were identified, which led us to bring to light the formation of (110) planes after some pretreatments. These planes are very promising for the basic heterogeneous catalysis due to their enhanced activity.; Les enjeux actuels pour la valorisation de dérivés de la biomasse donnent à la catalyse hétérogène basique un intérêt nouveau. Dans la mesure où des relations complexes peuvent exister entre la performance d'un catalyseur hétérogène basique et sa force déprotonante, une étude des critères qui influencent la réactivité des solides dans des réactions modèles de basicité et dans une réaction modèle de transestérification a été entreprise. Il apparaît que les réactions faisant intervenir des réactifs faiblement acides (dans notre cas, un alcène), ne peuvent être réalisées que sur des sites qui peuvent interagir fortement avec les acides de Brønsted. Ces sites ne peuvent pas être caractérisés par la force de leur interaction avec une sonde CO2, car nous avons montré que les échelles de basicité selon Lewis et selon Brønsted étaient différentes. En revanche, dans le cas de réactions faisant intervenir des acides plus forts, tels des alcools, plusieurs facteurs sont à considérer. Par exemple, dans la catalyse de la transestérification, la présence de sites pouvant réagir selon une voie acide peut augmenter la puissance catalytique des solides. Par ailleurs, cette étude a permis de dégager des tendances générales sur la structure et la réactivité basique de l'oxyde de magnésium en fonction de son recouvrement en adsorbats hydroxyles et carbonates. Quatre types de carbonates adsorbés ont pu être identifiés, ce qui a permis de mettre en évidence la formation de plans (110) après certains prétraitements. Ces plans, très réactifs, sont particulièrement intéressants pour la catalyse hétérogène basique.