Les scientifiques ont amélioré l'efficacité et la stabilité de la réduction du dioxyde de carbone en éthanol en utilisant des cubes de nanocuivre recouverts d'oxyde de zinc. Cette approche innovante offre un moyen durable et rentable de produire de l'éthanol à partir du dioxyde de carbone.
Une nouvelle étude montre que les scientifiques ont utilisé avec succès une combinaison d’oxyde de cuivre et de zinc pour améliorer la capacité de réduction catalytique du dioxyde de carbone en éthanol. Traditionnellement, ce procédé reposait uniquement sur des catalyseurs à base de cuivre dans des conditions de réaction fixes, qui ne garantissent pas une sélectivité optimale en éthanol. Le CORR pulsé offre une alternative prometteuse en modifiant ces conditions, mais la stabilité du catalyseur peut être affectée par un environnement de réaction plus rigoureux, ce qui a un impact négatif sur ses performances.
Cette nouvelle étude met en évidence les avantages de l’utilisation de la technologie de réduction électrochimique pulsée du dioxyde de carbone (CO2RR). De plus, l’équipe a découvert qu’en ajoutant une coque d’oxyde de zinc aux nanocubes d’oxyde de cuivre, ils pourraient augmenter la production d’éthanol tout en minimisant les sous-produits indésirables tels que l’hydrogène.
En particulier dans la production d'éthanol, des résultats similaires, voire meilleurs, peuvent être obtenus avec des catalyseurs en cuivre pur, mais les exigences en matière de conditions de réaction sont considérablement réduites. Dans le passé, lors de la réduction pulsée du dioxyde de carbone, le processus d'oxydation du catalyseur provoquait la perte d'atomes de cuivre par oxydation et dissolution dans le milieu liquide (électrolyte), réduisant ainsi l'efficacité du catalyseur.
Au lieu de cela, cette étude révèle que des électrocatalyseurs plus durables peuvent être conçus en déposant une couche d’oxyde de zinc sur des cubes de nanocuivre. Lors de l'utilisation de ce nouveau catalyseur, c'est principalement le composant zinc qui est oxydé, plutôt que le cuivre, préservant ainsi l'intégrité et l'efficacité du catalyseur.
Cette approche innovante augmente donc la durée de vie du catalyseur lui-même, dans des conditions de réaction dynamiques optimisées pour la production de produits alcoolisés. Les informations détaillées sur la structure et la composition des matériaux catalytiques nécessaires à leur optimisation sont obtenues par spectroscopie Raman, une méthode extrêmement sensible pour détecter les intermédiaires de réaction adsorbés.
Cette découverte conforte non seulement l’hypothèse selon laquelle l’état d’oxydation du métal joue un rôle clé dans la réaction et que des réactifs actifs sont produits lors de la catalyse, mais démontre également une méthode potentielle pour améliorer la sélectivité et l’efficacité de la réduction du dioxyde de carbone en éthanol. Cela marque une avancée importante dans la recherche de solutions énergétiques durables, offrant un moyen écologique et rentable de produire de l'éthanol et d'autres carburants à partir du dioxyde de carbone.
Les cubes de nano-cuivre-zinc améliorent l'efficacité et la durabilité de la conversion du dioxyde de carbone en éthanol. Cette approche fournit une solution durable pour la production d’éthanol tout en maintenant les performances du catalyseur.
Compilé à partir de /ScitechDaily