L’électrocatalyseur convertit le CO2 en produits multicarbonés.
Un nouvel électrocatalyseur appelé [email protected] convertit le dioxyde de carbone (CO2 ) en carburants liquides. Tel que rapporté par une équipe de chercheurs chinois dans le journal chimie appliquée, cuivre actif centré sur un amorphe cuivre/titane alliage produit de l’éthanol, de l’acétone et m-butanol à haute efficacité.
La plupart de nos besoins énergétiques mondiaux sont encore satisfaits par la combustion de combustibles fossiles, ce qui contribue à l’effet de serre par la libération de CO2. Pour réduire le réchauffement climatique, nous devons rechercher des opportunités d’utilisation du CO2 comme matière première pour les produits chimiques de base. Par conversion électrocatalytique du CO2 en utilisant des énergies renouvelables, un cycle du carbone artificiel et climatiquement neutre pourrait être établi. L’énergie excédentaire produite par le photovoltaïque et l’éolien pourrait être stockée grâce à la production électrocatalytique de carburants à partir de CO2. Ceux-ci pourraient ensuite être brûlés au besoin. La conversion en carburants liquides serait avantageuse car ils ont une densité énergétique élevée et sont sûrs à stocker et à transporter. Cependant, la formation électrocatalytique de produits à deux ou plusieurs atomes de carbone (C2+) est très difficile.
Une équipe de l’Université de Foshan (Foshan, Guangdong), de l’Université des sciences et technologies de Chine (Hefei, Anhui) et de l’Université de Xi’an Shiyou (Xi’an, Shaanxi), dirigée par Fei Hu, Tingting Kong, Jun Jiang, et Yujie Xiong a maintenant développé un nouvel électrocatalyseur qui convertit efficacement le CO2 aux carburants liquides à plusieurs atomes de carbone (C2-4). Les principaux produits sont l’éthanol, l’acétone et m-butanol.
Pour fabriquer l’électrocatalyseur, de minces rubans d’un alliage cuivre/titane sont gravés à l’acide fluorhydrique acide pour enlever le titane de la surface. Il en résulte un matériau nommé [email protected], avec une surface de cuivre poreuse sur un alliage CuTi amorphe. Il a des centres de cuivre catalytiquement actifs avec une activité, une sélectivité et une stabilité remarquablement élevées pour la réduction du CO2 à C2+ produits (efficacité faradique totale d’environ 49 % à 0,8 V vs électrode à hydrogène réversible pour C2-4, et il est stable pendant au moins trois mois). En revanche, la feuille de cuivre pur produit C1 produits mais presque pas de C2+ des produits.
La réaction implique un processus de transfert d’électrons en plusieurs étapes via divers intermédiaires. Dans le nouvel électrocatalyseur, les atomes de titane inactifs sous la surface jouent en fait un rôle important ; ils augmentent la densité électronique des atomes de Cu à la surface. Cela stabilise l’adsorption du *CO, l’intermédiaire clé dans la formation de produits multicarbonés, permet une couverture élevée de la surface avec du *CO et abaisse la barrière énergétique pour la di- et trimérisation du *CO car de nouvelles liaisons carbone-carbone sont formé.
Référence : “Catalyseur Cu ultrastable pour le CO2 Electroreduction to Multicarbon Liquid Fuels by Tuning C–C Coupling with CuTi Subsurface » par Prof. Fei Hu, Dr. Li Yang, Yawen Jiang, Dr. Chongxiong Duan, Dr. Xiaonong Wang, Longjiao Zeng, Xuefeng Lv, Delong Duan, Qi Liu , Prof. Tingting Kong, Prof. Jun Jiang, Ran Long et Prof. Yujie Xiong, 1er octobre 2021, chimie appliquée.
DOI : 10.1002 / anie.202110303
Le Dr Yujie Xiong est professeur titulaire de la chaire de chimie à l’Université des sciences et technologies de Chine. Sa principale spécialité est le cycle artificiel du carbone.
