Une conception d'un nouveau catalyseur qui convertit le dioxyde de carbone et l'eau en méthanol - le catalyseur utilise des nanotubes de carbone pour créer une « autoroute » pour les électrons. Crédit :laboratoire Hailiang Wang
Faire du méthanol est devenu beaucoup plus facile, maintenant que les chimistes de Yale ont ouvert une nouvelle autoroute électronique.
La découverte, publié en ligne le 27 novembre dans la revue La nature , trouve une nouvelle solution pour deux tâches chimiques :produire du méthanol, un carburant liquide prisé par l'industrie et éliminant le dioxyde de carbone de l'atmosphère. Hailiang Wang, professeur adjoint de chimie à Yale et membre de l'Institut des sciences de l'énergie du campus ouest de Yale, dirigé la recherche.
Le méthanol est utilisé dans une variété de produits, y compris l'antigel, diluants à peinture, et nettoyants pour vitres. Il est également utilisé pour produire du carburant biodiesel, plastiques, contre-plaqué, et vêtements de presse permanente.
Les chercheurs de Yale ont développé un catalyseur qui convertit le dioxyde de carbone et l'eau en méthanol à l'aide d'électricité. C'est un type de catalyseur appelé électrocatalyseur moléculaire hétérogène — « hétérogène » parce que c'est un matériau catalyseur solide fonctionnant dans un électrolyte liquide, et "moléculaire" car le site actif du catalyseur est une structure moléculaire.
La structure distincte du nouveau catalyseur est la clé, a dit Wang.
Lui et son équipe ont ancré des molécules individuelles de phtalocyanine de cobalt (ou son dérivé) à la surface de nanotubes de carbone, tubes de taille nanométrique de couches de graphène enroulées. Les nanotubes agissent comme une autoroute pour les électrons, créant une livraison rapide et continue d'électrons aux sites catalytiques pour convertir le dioxyde de carbone en méthanol. C'est un processus de réduction à six électrons, les chercheurs ont dit, ce qui signifie que six électrons sont injectés dans une molécule de dioxyde de carbone.
Yueshen Wu (à gauche) et Xu Lu, co-auteurs de la nouvelle étude. Crédit :laboratoire Hailiang Wang
Avant cette découverte, une livraison plus limitée d'électrons - un processus de réduction à deux électrons - signifiait que les catalyseurs moléculaires n'étaient capables de convertir que le dioxyde de carbone en produits tels que le monoxyde de carbone.
"Les catalyseurs moléculaires hétérogénéisés permettent à notre groupe de mieux faire de la nouvelle chimie et de la chimie connue, et ceci est un exemple, " a dit Wang.
Yueshen Wu, un étudiant diplômé à Yale, est le premier auteur de l'étude. Les co-auteurs sont le boursier postdoctoral Xu Lu de Yale et le professeur agrégé Yongye Liang et l'étudiant diplômé Zhan Jiang de la Southern University of Science and Technology en Chine.
