Une quantité excessive de dioxyde de carbone est la principale cause du changement climatique. L'une des meilleures approches consiste à capturer et à convertir le dioxyde de carbone (CO 2 ) en carburant tel que le méthane. D'autre part, un moyen durable de résoudre le problème énergétique est de générer une source d'énergie alternative, cependant, les défis liés au stockage de l'électricité renouvelable empêchent le développement de ces technologies. Ainsi, CO 2 la conversion au méthane à l'aide d'hydrogène renouvelable a le grand potentiel pour apporter une solution à ces deux problèmes d'excès de CO 2 niveaux, et l'inadéquation temporelle entre la production et la demande d'électricité renouvelable, ainsi que le stockage d'hydrogène.

Catalyseurs de CO les plus connus 2 méthanation sont pris en charge des nanoparticules de métaux. Cependant, la plupart d'entre eux souffrent du problème de la stabilité ainsi que de la sélectivité vis-à-vis du méthane par rapport au CO. La meilleure façon de résoudre le problème de la stabilité du catalyseur est de remplacer les sites actifs (nanoparticules métalliques) par des sites actifs sans métal qui sont à la fois catalytiques et stables. même dans un environnement aérien à haute température.

Dans ce travail, des chercheurs du TIFR ont développé le protocole d'ingénierie des défauts magnésiothermiques pour concevoir un nouveau système catalytique dans lequel les sites actifs des nanoparticules métalliques ont été remplacés par des défauts en tant que sites catalytiquement actifs.

Il s'agit du premier catalyseur « sans métal et sans ligand » pour le CO 2 conversion. Les défauts de la nanosilice convertissent le CO 2 au méthane avec une excellente productivité et sélectivité. Par ailleurs, les nanoparticules métalliques n'étaient pas nécessaires, et les sites défectueux seuls ont agi comme sites catalytiques pour l'activation du dioxyde de carbone et la dissociation de l'hydrogène, et leur action coopérative a converti le CO 2 au méthane.

Le catalyseur est recyclable et stable plus de 200 h avec 10000 μmoles g ^-1 h ^-1 de productivité pour le méthane. Notamment, contrairement aux catalyseurs métalliques coûteux, l'activité catalytique pour la production de méthane a augmenté de manière significative après chaque cycle de régénération, atteignant plus du double du taux de production de méthane après huit cycles de régénération par rapport aux performances initiales du catalyseur.

Les études de spectroscopie ont donné des informations atomistiques sur les différents sites de défauts (centres de radicaux Si, O-vacance, et centres de trous d'oxygène non pontants) en termes de leurs concentrations, proximité, et la coopérativité. L'étude de spectroscopie in-situ a fourni des informations mécanistiques au niveau moléculaire, indiquant les voies possibles pour le CO 2 conversion en méthane et monoxyde de carbone, ce qui a été confirmé par une étude informatique en collaboration avec le professeur Ayan Datta de l'Association indienne des sciences de la culture (IACS), Calcutta.