Réduction efficace du dioxyde de carbone sous la lumière visible grâce à un nouveau catalyseur peu coûteux
"Nous pensons que notre étude offre une opportunité sans précédent de développer une nouvelle classe de photocatalyseurs peu coûteux pour la réduction du CO₂, composés d'éléments abondants sur terre."
Le dioxyde de carbone (CO2) libéré dans l'atmosphère lors de la combustion de combustibles fossiles est l'une des principales causes du réchauffement de la planète. L'une des façons de faire face à cette menace croissante est de développer des technologies de réduction du CO2, qui convertissent leCO2 en produits chimiques utiles, tels que le CO et l'acide formique (HCOOH). En particulier, les systèmes de réduction photocatalytique du CO2 utilisent la lumière visible ou ultraviolette pour réduire le CO2, un peu comme les plantes utilisent la lumière du soleil pour réaliser la photosynthèse. Au cours des dernières années, les scientifiques ont fait état de nombreux photocatalyseurs sophistiqués basés sur des cadres métallo-organiques et des polymères de coordination (PC). Malheureusement, la plupart d'entre eux nécessitent un traitement et des modifications complexes après la synthèse ou sont fabriqués à partir de métaux précieux.
Cette illustration scientifique de l'étude a été sélectionnée comme photo de couverture dans ACS Catalysis.
Tokyo Tech, ACS Catalysis
Tokyo Tech
Dans une étude récente publiée dans ACS Catalysis, une équipe de chercheurs japonais a trouvé un moyen de surmonter ces difficultés. Dirigée par le professeur adjoint spécialement nommé Yoshinobu Kamakura et le professeur Kazuhiko Maeda du Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), l'équipe a mis au point un nouveau type de photocatalyseur pour la réduction du CO2, basé sur un CP contenant des liaisons plomb-soufre (Pb-S). Connu sous le nom de KGF-9, le nouveau PC consiste en une structure infinie (-Pb-S-)n dont les propriétés sont différentes de celles de tout autre photocatalyseur connu.
Par exemple, le KGF-9 n'a pas de pores ou de vides, ce qui signifie que sa surface est faible. Malgré cela, il a atteint une performance de photoréduction spectaculaire. Sous irradiation de lumière visible à 400 nm, le KGF-9 a démontré un rendement quantique apparent (rendement du produit par photon absorbé) de 2,6 % et une sélectivité de plus de 99 % dans la réduction du CO2 en formiate (HCOO-). "Ces valeurs sont les plus élevées jamais rapportées pour une réduction du CO2 en HCOO- par un photocatalyseur monocomposant sans métal précieux", souligne le professeur Maeda. "Notre travail pourrait mettre en lumière le potentiel des PC non poreux en tant qu'unités de construction pour les systèmes de conversion photocatalytique du CO2."
En plus de ses performances remarquables, le KGF-9 est plus facile à synthétiser et à utiliser que d'autres photocatalyseurs. Les sites actifs de Pb (où se produit la réduction du CO2 ) étant déjà "installés" à sa surface, le KGF-9 ne nécessite pas la présence d'un cocatalyseur, tel que des nanoparticules métalliques ou des complexes métalliques. En outre, il ne nécessite aucune autre modification post-synthèse pour fonctionner à température ambiante et sous éclairage de lumière visible.
L'équipe de Tokyo Tech explore déjà de nouvelles stratégies pour augmenter la surface du KGF-9 et accroître encore ses performances. En tant que premier photocatalyseur dont le centre actif est le Pb(II), il y a de bonnes chances que le KGF-9 ouvre la voie à une réduction du CO2 plus rentable. À cet égard, l'équipe de recherche conclut : "Nous pensons que notre étude offre une opportunité sans précédent de développer une nouvelle classe de photocatalyseurs peu coûteux pour la réduction du CO2, composés d'éléments abondants sur terre."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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