Réaction de réduction du dioxyde de carbone (CO 2 RR) utilise de l'électricité renouvelable pour convertir le dioxyde de carbone et l'eau en carburants et produits chimiques, qui est considéré comme un moyen efficace de réaliser simultanément le recyclage du carbone et le stockage des énergies renouvelables.

La conversion électrocatalytique du dioxyde de carbone en hydrocarbures implique un processus de réaction de réduction multiélectronique, face à des problèmes tels que des voies de conversion complexes et des difficultés de contrôle de la sélectivité.

Un groupe de recherche dirigé par le professeur Wang Guoxiong et le professeur Bao Xinhe de l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences a amélioré le CO 2 électroréduction en méthane avec du cobalt phtalocyanine (CoPc) et un catalyseur tandem zinc-azote-carbone (Zn-N-C).

Ils ont atteint une activité élevée de CH 4 production en CO 2 RR sur catalyseur sans cuivre, et a fourni une nouvelle stratégie pour la réduction électrocatalytique du dioxyde de carbone en hydrocarbures.

Ce travail a été publié dans Angewandte Chemie Édition Internationale le 4 septembre.

Par rapport au CoPc ou au Zn-N-C seul, le rapport de taux de méthane/monoxyde de carbone de ce catalyseur tandem CoPc et Zn-N-C a été multiplié par plus de 100.

Les calculs de la théorie fonctionnelle de la densité et les résultats expérimentaux comparatifs ont montré que le dioxyde de carbone a d'abord été réduit en monoxyde de carbone sur le CoPc, puis le monoxyde de carbone s'est diffusé sur le Zn-N-C et a ensuite été converti en méthane.

Cette stratégie catalytique en tandem a converti le dioxyde de carbone en méthane et a décomposé le processus en réactions électrocatalytiques en tandem sur deux sites actifs. Dans ce système catalytique en tandem, CoPc a fourni du monoxyde de carbone pour retenir l'hydrogène adsorbé sur l'azote adjacent dans le site Zn-N, augmentant ainsi le taux de production de méthane.