Lumières, catalyseur, réaction ! Conversion du dioxyde de carbone en acide formique à l’aide d’un composé à base de fer alimenté par l’alumine – ScienceDaily

haute teneur en dioxyde de carbone₂ Les niveaux dans notre atmosphère et leur contribution au réchauffement climatique sont désormais des nouvelles courantes. Alors que les chercheurs expérimentaient différentes façons de lutter contre ce problème, une solution efficace a émergé – détourner l’excès de dioxyde de carbone dans l’atmosphère₂ en produits chimiques riches en énergie.

Production de carburants tels que l’acide formique (HCOOH) par photoabsorption de dioxyde de carbone₂ Sous le soleil a attiré beaucoup d’attention ces derniers temps en raison du double avantage qui peut être tiré de ce processus : il peut réduire l’excès de dioxyde de carbone.₂ émissions, et contribuer également à réduire la pénurie d’énergie à laquelle nous sommes actuellement confrontés. Étant un excellent transporteur d’hydrogène avec une densité d’énergie élevée, HCOOH peut économiser de l’énergie par combustion avec seulement de l’eau libérée comme sous-produit.

Pour transformer cette solution rentable en réalité, les scientifiques ont développé des systèmes de photocatalyse qui peuvent réduire le dioxyde de carbone₂ Avec l’aide de la lumière du soleil. Un tel système se compose d’un substrat absorbant la lumière (c’est-à-dire un photosensibilisateur) et d’un catalyseur qui peut permettre les multiples transferts d’électrons nécessaires à la réduction du CO.₂ dans HCOOH. Ainsi commença la recherche d’un catalyseur adapté et efficace !

Les catalyseurs solides ont été considérés comme les meilleurs candidats pour cette tâche, en raison de leur efficacité et de leur recyclabilité, et au fil des ans, les capacités catalytiques de divers MOF à base de cobalt, de manganèse, de nickel et de fer ont été explorées, en utilisant ce dernier ayant certains avantages sur autres métaux. Cependant, la plupart des catalyseurs à base de fer rapportés à ce jour ne produisent que du monoxyde de carbone comme produit principal, plutôt que du HCOOH.

Cependant, ce problème a été rapidement résolu par une équipe de chercheurs du Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) dirigée par le professeur Kazuhiko Maeda. Dans une étude récente publiée dans Anguandt Kimile panneau a introduit de l’alumine (Al₂une₃) – un catalyseur à base de fer utilisant de l’oxyhydroxyde de fer(III) alpha (?-FeOOH ; goethite). le nouveau?₂une₃ Le catalyseur a montré un dioxyde de carbone supérieur₂ aux propriétés de conversion de HCOOH avec une excellente recyclabilité. Lorsque le professeur Maeda a été interrogé sur leur choix de catalyseur, il a déclaré : « Nous voulions explorer des éléments plus abondants en tant que catalyseurs dans le CO2. »₂ Système de photoextraction. Nous avons besoin d’un catalyseur solide qui soit actif, recyclable, non toxique et peu coûteux, c’est pourquoi nous avons choisi des minéraux du sol répandus tels que la goethite pour nos expériences. »

L’équipe a adopté une méthode d’imprégnation simple pour synthétiser le catalyseur. Ensuite, ils ont utilisé Al₂une₃ Agent réducteur photocatalytique au dioxyde de carbone₂ A température ambiante en présence d’un photosensibilisateur à base de ruthénium (Ru), d’un donneur d’électrons et de lumière visible de longueur d’onde supérieure à 400 nm.

Les résultats étaient très encourageants. Leur système a montré une sélectivité de 80 à 90 % envers le produit principal, HCOOH, et un rendement quantitatif de 4,3 % (indiquant l’efficacité du système).

Cette étude présente un catalyseur solide à base de fer, le premier du genre, qui peut générer du HCOOH lorsqu’il est combiné à un photosensibilisateur efficace. Il explore également l’importance d’un matériel de support approprié (Al .).₂une₃) et son effet sur la réaction de réduction photochimique.

Les enseignements tirés de cette recherche pourraient contribuer au développement de nouveaux catalyseurs – sans métaux précieux – pour la photoréduction du dioxyde de carbone.₂ Dans d’autres produits chimiques utiles. « Notre étude montre que la voie vers une économie énergétique plus verte n’a pas besoin d’être compliquée. De grands résultats peuvent être obtenus même en adoptant de simples méthodes de préparation de catalyseurs et des composés connus pour être abondants sur Terre peuvent être utilisés comme catalyseurs sélectifs du CO2.₂ réduction, si elle est soutenue par des composés comme l’alumine », conclut le professeur Maeda.

Origine de l’histoire :

Matériaux Introduction de Institut de technologie de Tokyo. Remarque : Le contenu peut être modifié en fonction du style et de la longueur.