L'électrocatalyseur tandem à atome unique réalise la réduction du CO2 en éthanol

Une stratégie prometteuse pour réduire les émissions de dioxyde de carbone

20.11.2023

La réaction électrochimique de réduction du CO2 (CO2RR) en carburants à base de carbone constitue une stratégie prometteuse pour atténuer les émissions de CO2 et promouvoir l'utilisation des énergies renouvelables.

Les produits liquides Cn (n≥2) sont souhaitables en raison de leur densité énergétique élevée et de leur facilité de stockage. Cependant, la manipulation de la voie de couplage C-C reste un défi en raison de la compréhension limitée du mécanisme.

Récemment, un groupe de recherche dirigé par les Profs. ZHANG Tao et HUANG Yanqiang de l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a mis au point un électrocatalyseur tandem à base de Sn (SnS2@Sn1-O3G), qui pourrait produire de l'éthanol de manière reproductible avec une efficacité faradique allant jusqu'à 82,5 % à -0,9VRHE et une densité de courant géométrique de 17,8 ^mA/cm2. L'étude a été publiée dans Nature Energy le 30 octobre.

Les chercheurs ont fabriqué le SnS2@Sn1-O3G par réaction solvothermique du SnBr2 et de la thiourée sur une mousse de carbone tridimensionnelle. L'électrocatalyseur se compose de nanofeuillets de SnS2 et d'atomes de Sn dispersés de manière atomique (Sn1-O3G).

Une étude mécaniste a montré que ce Sn1-O3G pouvait respectivement adsorber les intermédiaires *CHO et *CO(OH), favorisant ainsi la formation de liaisons C-C par une voie de couplage formyle-bicarbonate sans précédent.

De plus, en utilisant des réactifs marqués isotopiquement, les chercheurs ont retracé le parcours des atomes de C dans le produit final enC2 formé sur le catalyseur Sn1-O3G. Cette analyse suggère que le méthyle C du produit provient de l'acide formique tandis que le méthylène C provient du CO2.

"Notre étude fournit une plate-forme alternative pour la formation de liaisons C-C pour la synthèse de l'éthanol et offre une stratégie pour manipuler les voies de réduction du CO2 vers des produits souhaités", a déclaré le professeur HUANG.

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Publication originale

Jie Ding, Hong Bin Yang, Xue-Lu Ma, Song Liu, Wei Liu, Qing Mao, Yanqiang Huang, Jun Li, Tao Zhang, Bin Liu; "A tin-based tandem electrocatalyst for CO2 reduction to ethanol with 80% selectivity"; Nature Energy, 2023-10-30

https://www.chemeurope.com/fr/news/1182069/l-electrocatalyseur-tandem-a-atome-unique-realise-la-reduction-du-co2-en-ethanol.html