En incorporant un catalyseur d'argent à l'intérieur d'un cristal poreux, Les chercheurs de la KAUST ont amélioré une réaction chimique qui convertit le dioxyde de carbone (CO 2 ) en monoxyde de carbone (CO), qui est une matière première utile pour l'industrie chimique.

Le monoxyde de carbone est un élément constitutif de la production d'hydrocarbures, et de nombreux chercheurs cherchent des moyens de le produire à partir de CO 2 , un gaz à effet de serre émis par la combustion de combustibles fossiles. Une stratégie consiste à utiliser de l'électricité et un catalyseur pour conduire un soi-disant CO 2 réaction de réduction. Mais cette réaction produit généralement une variété d'autres produits, dont le méthane, méthanol et éthylène. La séparation de ces produits augmente considérablement le coût du procédé, les chercheurs espèrent donc guider la réaction pour générer un seul produit.

Oussama Shekhah et Mohamed Eddaoudi, chimistes à KAUST, en collaboration avec le groupe de Ted Sargent à l'Université de Toronto, ont maintenant affiné le CO 2 réaction de réduction utilisant des structures organométalliques (MOF). Ces cristaux poreux contiennent un réseau de nœuds à base de métal reliés par des molécules de liaison à base de carbone. En modifiant ces composants, les chercheurs peuvent adapter la taille des pores d'un MOF et ses propriétés chimiques.

Les chercheurs ont créé quatre MOF différents avec le même arrangement global de réseau et ont fait croître des nanoparticules d'argent de 5 nanomètres de large à l'intérieur des pores de chaque MOF. Ensuite, ils ont testé chaque MOF pour déterminer comment sa structure affectait le CO 2 réaction de réduction. Ils ont surveillé quels produits ont émergé du processus et ont étudié comment une forme activée de CO, un intermédiaire crucial dans la réaction, s'est liée au catalyseur à l'argent.

Le MOF le plus efficace contenait des nœuds à base de zirconium reliés par des molécules de 1, Acide 4-naphtalènedicarboxylique. Parce qu'il a des pores plus petits, sa capacité à piéger le CO 2 a surpassé ses concurrents.

La nanoparticule d'argent dans ce MOF a également lié le CO activé d'une manière différente des autres, se connectant dans un "mode de pontage" impliquant deux liaisons plutôt qu'une. Cela garantissait que le CO était moins susceptible de se transformer en sous-produits indésirables. "Le contrôle du type de l'intermédiaire CO pendant la réaction a une grande influence sur la sélectivité en CO, " dit Shekhah. Ensemble, ces effets ont augmenté l'efficacité de la production de CO à 94 %, une amélioration spectaculaire de la sélectivité.

Les chercheurs espèrent s'appuyer sur leur stratégie, apporter d'autres ajustements à la structure du MOF pour améliorer le CO 2 réaction de réduction. « Nous pensons que ce travail ouvre la voie à l'utilisation des MOF comme nouveaux supports pour améliorer l'activité et la sélectivité produit du CO 2 réaction de réduction en interagissant directement avec les intermédiaires gazeux et en contrôlant leur mode de liaison, " dit Eddaoudi.