La dernière percée dans la recherche sur la réduction du dioxyde de carbone implique un nouveau catalyseur à base d'étain qui produit efficacement de l'éthanol et représente une avancée majeure dans la technologie des énergies renouvelables. La conversion de la réaction électrochimique de réduction du dioxyde de carbone (CO2RR) en carburants à base de carbone offre une stratégie prometteuse pour réduire les émissions de dioxyde de carbone et promouvoir l'utilisation des énergies renouvelables.
Les défis de la réduction du CO2
Les produits liquides Cn (n≥2) sont populaires en raison de leur haute densité énergétique et de leur facilité de stockage. Cependant, la manipulation des voies de couplage C-C reste un défi en raison d'une compréhension mécaniste limitée.
Récemment, une équipe de recherche dirigée par les professeurs Zhang Tao et Huang Yanqiang a mené une étude révolutionnaire à l'Université de Californie à Los Angeles. Une équipe de recherche dirigée par les professeurs Zhang Tao et Huang Yanqiang de l'Institut de physique chimique de Dalian, Académie chinoise des sciences, a développé un électrocatalyseur tandem à base d'étain (SnS2@Sn1-O3G). Dans les conditions de -0,9 VRHE et de densité de courant géométrique de 17,8 mA/cm2, le catalyseur peut générer de manière reproductible de l'éthanol avec une efficacité faradique pouvant atteindre 82,5 %.
La recherche a été récemment publiée dans la revue scientifique Nature Energy.
Les chercheurs ont créé SnS2@Sn1-O3G en effectuant une réaction solvothermique de SnBr2 et de thiourée sur une mousse de carbone tridimensionnelle. Cet électrocatalyseur est constitué de nanofeuillets SnS2 et d'atomes de Sn atomiquement dispersés (Sn1-O3G).
Des études mécanistiques montrent que ce Sn1-O3G peut adsorber respectivement les intermédiaires *CHO et *CO(OH), favorisant ainsi la formation de liaisons CC via une voie de couplage formyle-bicarbonate sans précédent.
De plus, en utilisant des réactifs marqués isotopiquement, les chercheurs ont retracé le chemin de formation des atomes de C dans le produit C2 final formé sur le catalyseur Sn1-O3G. L'analyse a montré que le méthyle C présent dans le produit provenait de l'acide formique, tandis que le méthylène C provenait du dioxyde de carbone.
Le professeur Huang a déclaré : « Notre étude fournit une plate-forme alternative pour la formation de liaisons C-C dans la synthèse de l'éthanol et une stratégie pour manipuler la voie de réduction du dioxyde de carbone pour obtenir le produit souhaité. »