Cette illustration scientifique de l'étude a été sélectionnée comme image de couverture dans ACS Catalysis . Crédit :Institut de technologie de Tokyo
Un nouveau photocatalyseur à base de polymère de coordination pour le CO2 réduction présente des performances sans précédent, donnant aux scientifiques de Tokyo Tech l'espoir dans la lutte contre le réchauffement climatique. Fabriqué à partir d'éléments abondants et ne nécessitant aucun traitement ou modification post-synthèse complexe, ce photocatalyseur prometteur pourrait ouvrir la voie à une nouvelle classe de photocatalyseurs pour convertir efficacement le CO2 en produits chimiques utiles.
Le dioxyde de carbone (CO2 ) libéré dans l'atmosphère lors de la combustion de combustibles fossiles est l'une des principales causes du réchauffement climatique. Une façon de faire face à cette menace croissante est de développer le CO2 technologies de réduction, qui convertissent le CO2 en produits chimiques utiles, tels que le CO et l'acide formique (HCOOH). En particulier, le CO2 photocatalytique les systèmes de réduction utilisent la lumière visible ou ultraviolette pour entraîner le CO2 réduction, un peu comme la façon dont les plantes utilisent la lumière du soleil pour effectuer la photosynthèse. Au cours des dernières années, les scientifiques ont signalé de nombreux photocatalyseurs sophistiqués basés sur des cadres métallo-organiques et des polymères de coordination (PC). Malheureusement, la plupart d'entre eux nécessitent soit un traitement et des modifications post-synthèse complexes, soit sont fabriqués à partir de métaux précieux.
Dans une étude récente publiée dans ACS Catalysis , une équipe de recherche japonaise a trouvé un moyen de surmonter ces défis. Dirigée par le professeur adjoint spécialement nommé Yoshinobu Kamakura et le professeur Kazuhiko Maeda de l'Institut de technologie de Tokyo (Tokyo Tech), l'équipe a développé un nouveau type de photocatalyseur pour le CO2 réduction basée sur un PC contenant des liaisons plomb-soufre (Pb-S). Connu sous le nom de KGF-9, le nouveau CP consiste en une structure infinie (–Pb–S–) n avec des propriétés qui ne ressemblent à aucun autre photocatalyseur connu.
Crédit :Institut de technologie de Tokyo
Par exemple, KGF-9 n'a ni pores ni vides, ce qui signifie qu'il a une faible surface. Malgré cela, cependant, il a atteint une performance de photoréduction spectaculaire. Sous irradiation de lumière visible à 400 nm, le KGF-9 a démontré un rendement quantique apparent (rendement de produit par photon absorbé) de 2,6 % et une sélectivité de plus de 99 % dans la réduction du CO2 formater (HCOO−). "Ces valeurs sont les plus élevées jamais signalées pour une réduction de CO2 sans métal précieux, à l'aide d'un photocatalyseur à un seul composant. à HCOO−", déclare le professeur Maeda. "Notre travail pourrait faire la lumière sur le potentiel des PC non poreux en tant qu'unités de construction pour le CO photocatalytique2 systèmes de conversion."
En plus de ses performances remarquables, le KGF-9 est plus facile à synthétiser et à utiliser que les autres photocatalyseurs. Puisque les sites de Pb actifs (où CO2 réduction se produit) sont déjà "installés" sur sa surface, KGF-9 ne nécessite pas la présence d'un cocatalyseur, tel que des nanoparticules métalliques ou des complexes métalliques. De plus, il ne nécessite aucune autre modification post-synthèse pour fonctionner à température ambiante et sous un éclairage de lumière visible.
L'équipe de Tokyo Tech explore déjà de nouvelles stratégies pour augmenter la surface du KGF-9 et améliorer encore ses performances. En tant que premier photocatalyseur avec Pb(II) comme centre actif, il y a de fortes chances que le KGF-9 ouvre la voie à un CO2 plus économiquement réalisable réduction. À cet égard, l'équipe de recherche déclare :"Nous pensons que notre étude offre une opportunité sans précédent pour développer une nouvelle classe de photocatalyseurs bon marché pour le CO2 réduction composée d'éléments terrestres abondants." + Explorer davantage
