Libérer le potentiel du nickel
Une nouvelle étude révèle comment utiliser des atomes simples pour transformer le CO2 en ressources chimiques précieuses
Une étude publiée dans Physical Review Letters par le département de la science des interfaces de l'Institut Fritz Haber a dévoilé de nouvelles informations sur la réduction électrocatalytique du CO2 à l'aide de catalyseurs à base de nickel. Janis Timoshenko et le professeur Beatriz Roldán Cuenya, marque une avancée significative dans la recherche de technologies de conversion du CO2 durables et efficaces visant à fermer le cycle artificiel du carbone.
© FHI
Comprendre la percée
Les catalyseurs à base de nickel et de carbone co-dopé à l'azote (Ni-N-C) ont montré des performances exceptionnelles dans la conversion du CO2 en CO, une matière première chimique précieuse. Toutefois, le mécanisme de fonctionnement exact de ces catalyseurs est resté insaisissable, jusqu'à présent. L'étude "Unveiling the Adsorbate Configurations in Ni Single Atom Catalysts during CO2 Electrocatalytic Reduction using Operando XAS, XES and Machine Learning" fournit des informations expérimentales directes sur la nature des adsorbats (molécules qui adhèrent à la surface du catalyseur) qui se forment sur les sites de nickel et sur l'évolution de la structure des sites actifs pendant la réaction de réduction du CO2 (CO2RR).
Comment ils ont procédé
L'équipe de recherche a utilisé des techniques avancées telles que la spectroscopie d'absorption des rayons X (XAS) operando et la spectroscopie d'émission de rayons X de la valence au noyau (vtc-XES) pour observer les catalyseurs en action. Ces méthodes avancées, combinées à l'apprentissage automatique et à la théorie de la fonctionnelle de la densité, ont permis à l'équipe de cartographier la structure atomique et électronique locale des catalyseurs avec un niveau de détail sans précédent. Ce travail illustre la puissance d'une approche de caractérisation operando multi-technique combinée à l'apprentissage automatique et à la modélisation pour extraire des informations mécanistiques approfondies.
Pourquoi c'est important
Comprendre comment les catalyseurs à base de nickel interagissent avec le CO2 au niveau atomique est crucial pour leur conception rationnelle visant à améliorer leur efficacité et leur sélectivité. Cette connaissance peut conduire au développement de catalyseurs plus efficaces et plus durables, rendant le processus de réduction du CO2 plus viable pour les applications industrielles. Essentiellement, cette recherche ouvre la voie à la transformation du CO2, un gaz à effet de serre, en ressources précieuses telles que le monoxyde de carbone (CO), qui peut être utilisé dans divers processus industriels, y compris ceux où il peut être combiné avec de l'hydrogène vert provenant de l'électrolyse de l'eau pour la synthèse d'hydrocarbures d'ordre supérieur.
Imaginez que vous essayez de faire un gâteau parfait sans savoir comment les ingrédients interagissent dans le four et comment le gâteau monte ou finit par être brûlé pendant la cuisson. Dans l'analogie du four, on peut voir à travers une fenêtre et utiliser les informations visuelles pour modifier la température et le temps de cuisson. La présente étude est comparable à une caméra de haute technologie qui vous permet de voir exactement comment les ingrédients se mélangent et se modifient au cours de la cuisson, ce qui vous permet d'ajuster la recette (et/ou les conditions du four) pendant la cuisson pour obtenir les meilleurs résultats. De même, en comprenant comment le CO2 interagit avec les catalyseurs au nickel, les scientifiques peuvent affiner le processus pour générer les produits souhaités plus efficacement.
Perspectives d'avenir
Cette étude permet non seulement de mieux comprendre les catalyseurs à base de nickel, mais elle ouvre également la voie à de futures avancées dans le domaine des technologies de réduction du CO2. En fournissant une image détaillée du fonctionnement de ces catalyseurs, la recherche ouvre de nouvelles possibilités pour concevoir des systèmes encore plus efficaces de conversion du CO2 en produits de valeur.
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.
Autres actualités du département science
Recevez les dernières actualités de l’industrie chimique
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée à l'industrie chimique, aux méthodes analytiques, aux laboratoires et à la technologie des processus vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
