(À gauche) Schéma montrant la production de méthanol par réduction électrocatalytique du dioxyde de carbone à l'aide du catalyseur en mousse PD-Zn/Ag. (Droite) Image de microscopie électronique à balayage de la surface du catalyseur en mousse PD-Zn/Ag. Les zones avec des "trous" sont la mousse d'argent tandis que les autres parties montrent les dendrites de zinc qui s'y trouvent. Crédit :Université nationale de Singapour
Les chimistes de NUS ont développé un catalyseur nanostructuré très efficace à base de zinc et d'argent qui peut convertir le dioxyde de carbone, un polluant environnemental et un gaz à effet de serre, au méthanol pour être utilisé comme matière première chimique et comme carburant.
La réduction électrocatalytique du dioxyde de carbone à l'aide d'électricité renouvelable et d'un catalyseur approprié est une méthode de fabrication verte prometteuse pour produire des produits chimiques et des carburants de manière durable. Le méthanol est l'un des produits les plus précieux qui peuvent être générés à partir de ce processus. Outre son utilisation comme combustible, il est également utilisé comme bloc de construction chimique pour produire des produits chimiques plus complexes tels que l'acide acétique. Bien que la structure chimique du méthanol puisse être simple, son efficacité de conversion à partir du dioxyde de carbone est médiocre.
Une équipe de recherche dirigée par le professeur Yeo Boon Siang, Jason, du Département de chimie, NUS en collaboration avec le Dr Federico Calle-Vallejo de l'Université de Barcelone, L'Espagne a découvert que les dendrites de zinc déposées sur la mousse d'argent (appelée mousse PD-Zn/Ag), peut être utilisé comme catalyseur pour convertir le dioxyde de carbone en méthanol avec un rendement élevé. Les métaux zinc et argent seuls, et leurs alliages, sont plus efficaces pour convertir le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone. Cependant, en les modelant à l'échelle nanométrique, leur fonctionnalité en tant que catalyseur peut être améliorée. La mousse PD-Zn/Ag résultante est capable de produire du méthanol avec une efficacité faradique et une densité de courant atteignant 10,5% et -2,7mA/cm 2 , respectivement. Cela représente une multiplication par dix par rapport aux catalyseurs zinc-argent conventionnels. A partir de résultats expérimentaux et de calculs théoriques, les sites catalytiquement actifs ont été identifiés comme étant des dendrites de zinc contraintes déposées sur le matériau de support en argent. Ces sites actifs se lient fortement aux intermédiaires de monoxyde de carbone, qui à leur tour facilitent leur conversion en méthanol.
Le professeur Yeo a dit, « Ce travail illustre que les systèmes bimétalliques nanostructurés peuvent améliorer à la fois l'activité et la sélectivité de la réaction catalytique de réduction du dioxyde de carbone. Les résultats de la recherche peuvent être exploités pour concevoir et synthétiser des catalyseurs avec une fonctionnalité améliorée.
En s'appuyant sur les résultats des recherches de leurs travaux, l'équipe de recherche prévoit de développer des catalyseurs avec une meilleure efficacité de conversion du méthanol.
