Catalyseurs à base d'atomes uniques pour la réduction électrochimique du CO₂
Une revue complète des progrès récents pour le CO₂RR en utilisant les SACs
La consommation de combustibles fossiles traditionnels (charbon, gaz naturel, pétrole) a entraîné une augmentation de la concentration de CO2 dans l'air, responsable du changement climatique mondial. La réaction électrochimique de réduction du CO2 (CO2RR) utilisant des énergies renouvelables est apparue comme une approche prometteuse pour convertir le CO2 en carburants et en produits chimiques à valeur ajoutée. Cependant, laréaction de réduction du CO2 est confrontée à plusieurs problèmes, notamment la stabilité de la liaison C=O (806 kJ/mol) dans le CO2, la réaction compétitive d'évolution de l'hydrogène, la faible solubilité du CO2 dans les électrolytes aqueux et la sélectivité multi-produits. Les catalyseurs à base d'atome unique (SAC), y compris les catalyseurs hétérogènes à atome unique et les catalyseurs moléculaires, sont des matériaux prometteurs pour la réduction du CO2, en raison de leurs avantages : fortes interactions atome unique-support, utilisation maximale du métal, excellente activité catalytique et accordabilité sur les propriétés stériques et électroniques des sites actifs. Cependant, les SAC hétérogènes sont limités par l'agglomération des particules, la faible charge métallique et la difficulté de production à grande échelle, tandis que les catalyseurs moléculaires souffrent généralement d'une activité modérée, d'une stabilité et d'une mauvaise conductivité électrique.
Cette revue présente les stratégies de synthèse des catalyseurs à atome unique (SACs), résume les applications électrochimiques de la réaction de réduction du CO₂ (CO₂ RR) des SACs et des catalyseurs moléculaires, discute des techniques de caractérisation telles que les compétences in situ/operando pour révéler le mécanisme catalytique en profondeur et fournit le développement futur des SACs et des catalyseurs moléculaires pour le CO₂ RR.
Chinese Journal of Catalysis
Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Chuan Zhao de l'Université de New South Wales, en Australie, a présenté une revue complète des progrès récents dans le domainedu CO2RR utilisant des SAC. L'étude résume les stratégies de fabrication des SAC et souligne les propriétés électrocatalytiques supérieures des SAC pour la réduction du CO2. Les derniers développements dans les caractérisations ex-situ et in situ/operando sont discutés pour sonder les sites actifs, étudier le mécanisme de réduction du CO2, et explorer la relation structure-activité du catalyseur. Les perspectives et les défis futurs pour laréduction du CO2 sont également soulignés.
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