Ces derniers temps, La technologie de conversion électrochimique (e-chimique) - qui convertit le dioxyde de carbone en composés à haute valeur ajoutée à l'aide d'électricité renouvelable - a attiré l'attention de la recherche en tant que technologie d'utilisation de la capture du carbone (CCU). Cette technologie de ressource en carbone vert utilise des réactions électrochimiques utilisant du dioxyde de carbone et de l'eau comme seule matière première chimique pour synthétiser divers composés, au lieu des combustibles fossiles conventionnels. CO électrochimique 2 la conversion peut produire des molécules à valeur ajoutée et importantes dans l'industrie pétrochimique telles que le monoxyde de carbone et l'éthylène. Éthylène, appelé le «riz de l'industrie, ' est largement utilisé pour produire divers produits chimiques et polymères, mais il est plus difficile de produire à partir de CO électrochimique 2 réduction. Le manque de compréhension de la voie de réaction par laquelle le dioxyde de carbone est converti en éthylène a limité le développement de systèmes catalytiques à haute performance et l'avancement de son application pour produire des produits chimiques plus précieux.

Pour surmonter cette limite, une équipe de recherche nationale en Corée du Sud a fait une percée en dévoilant un intermédiaire clé déclencheur de la réaction de production d'éthylène. Le Dr Yun-Jeong Hwang et son équipe du Centre de recherche sur l'énergie propre de l'Institut coréen des sciences et technologies (KIST) ont annoncé avoir observé avec succès les principaux intermédiaires adsorbés à la surface d'un catalyseur à base de cuivre pendant le CO électrochimique. 2 réduction de la production d'éthylène et analysé son comportement en temps réel. Cette recherche a été menée en collaboration avec le professeur Woo-Yul Kim et son équipe au Département de génie chimique et biologique, Université des femmes de Sookmyung, avec le soutien du projet de développement technologique de réponse au changement climatique (Next Generation Carbon Upcycling Project Group, dirigé par Ki-Won Jun).

Il a été rapporté que les catalyseurs à base de cuivre peuvent favoriser la conversion du dioxyde de carbone pour synthétiser non seulement du monoxyde de carbone ou de l'acide formique relativement simple, mais également des composés multicarbonés tels que l'éthylène et l'éthanol. Néanmoins, le développement d'une technologie de contrôle pour synthétiser sélectivement des composés à haute valeur ajoutée a été limité en raison de l'absence d'informations sur les principaux intermédiaires et voies de la réaction de formation des liaisons carbone-carbone.

Grâce à la spectroscopie infrarouge, l'équipe de recherche a observé l'intermédiaire responsable de la formation de l'intermédiaire éthylène (OCCO) ainsi que celui responsable de la production de méthane (CHO). L'intermédiaire est un dimère de monoxyde de carbone formé au cours de la réaction de conversion du dioxyde de carbone à la surface du catalyseur à nanoparticules de cuivre. Par conséquent, du monoxyde de carbone et de l'intermédiaire éthylène (OCCO) ont été produits en même temps, alors que l'intermédiaire méthanol (CHO) a été produit relativement plus lentement que les deux autres intermédiaires, suggérant la possibilité d'améliorer encore la sélectivité de la formation de composé sur la surface du catalyseur en contrôlant la voie de réaction.

En outre, hydroxyde de cuivre (Cu(OH) 2 ) le nanofil a été proposé comme catalyseur prometteur qui présente d'excellentes performances pour la production d'éthylène en accélérant la formation de liaisons carbone-carbone. L'équipe de recherche a découvert qu'il y avait plusieurs sites catalytiques sur lesquels le monoxyde de carbone peut être adsorbé à la surface du catalyseur dérivé de l'hydroxyde de cuivre et que le monoxyde de carbone adsorbé sur un site spécifique forme rapidement un intermédiaire par la formation de liaisons carbone-carbone. D'autres recherches sur cet intermédiaire devraient contribuer de manière significative à l'identification des sites actifs pour la réaction de formation de liaison carbone-carbone, qui a fait l'objet d'un débat.

"Le succès de cette étude est significatif en ce qu'elle a présenté une direction clé pour la recherche fondamentale liée à la photosynthèse artificielle qui a été inexplorée en Corée, par une enquête conjointe de l'institut de recherche et de l'université, " a déclaré le Dr Yun-Jeong Hwang de KIST. " Sur cette base, nous serons en mesure de contribuer de manière significative à la croissance de la technologie de conversion des ressources en carbone de nouvelle génération basée sur l'énergie durable en réponse au changement climatique."