Une équipe de chercheurs, comprenant des scientifiques du laboratoire national de Brookhaven du ministère de l'Énergie (DOE) et de l'université de Yale, a découvert comment une molécule d'eau aide une molécule à base de cobalt à convertir le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone, un élément de base polyvalent pour divers produits tels que plastiques et carburants. L'étude suggère qu'un réglage fin de l'environnement autour d'un catalyseur pourrait rendre les réactions catalytiques plus efficaces et plus respectueuses de l'environnement.

Le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre qui contribue au changement climatique. La conversion du CO2 en produits utiles pourrait atténuer son impact environnemental tout en produisant des ressources précieuses. Cependant, développer des catalyseurs efficaces pour piloter cette réaction de conversion reste un défi de taille.

L’équipe de recherche s’est concentrée sur une molécule à base de cobalt connue sous le nom de complexe de porphyrine de cobalt. Ils ont utilisé une combinaison de techniques de spectroscopie à rayons X et de neutrons à la National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) et au Center for Functional Nanomaterials (CFN), deux installations du DOE Office of Science User Facilities situées au Brookhaven Lab, ainsi que des calculs théoriques. , pour étudier comment la présence d'une molécule d'eau affecte l'activité catalytique du complexe cobalt-porphyrine.

Leurs découvertes ont révélé que la molécule d'eau améliore considérablement le pouvoir catalytique de la molécule en facilitant la formation et la stabilisation d'un intermédiaire crucial dans le processus de réaction. Cet intermédiaire, qui contient à la fois du dioxyde de carbone et un proton issu de la molécule d'eau, est essentiel à la conversion du dioxyde de carbone en monoxyde de carbone.

La recherche fournit des informations précieuses sur la manière dont l’environnement local autour d’un catalyseur peut influencer son activité catalytique. En concevant soigneusement l'environnement du catalyseur, il est possible d'améliorer l'efficacité catalytique et la sélectivité de la conversion du dioxyde de carbone en produits souhaités, ce qui pourrait conduire à des processus chimiques plus écologiques et plus durables à l'avenir.

L'étude, intitulée «Réduction électrochimique du CO2 assistée par l'eau en CO médiée par un complexe de porphyrine de cobalt», a été publiée dans la revue Angewandte Chemie International Edition.