Une équipe de recherche internationale a utilisé des nanoparticules pour convertir le dioxyde de carbone en matières premières précieuses. Des scientifiques de la Ruhr-Universität Bochum en Allemagne et de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud en Australie ont adopté le principe des enzymes qui produisent des molécules complexes dans des réactions à plusieurs étapes. L'équipe a transféré ce mécanisme aux nanoparticules métalliques, également connu sous le nom de nanozymes. Les chimistes ont utilisé du dioxyde de carbone pour produire de l'éthanol et du propanol, qui sont des matières premières courantes pour l'industrie chimique.

L'équipe dirigée par le professeur Wolfgang Schuhmann du Centre d'électrochimie de Bochum et le professeur Corina Andronescu de l'Université de Duisburg-Essen, avec l'équipe australienne dirigée par le professeur Justin Gooding et le professeur Richard Tilley, signalé dans le Journal de l'American Chemical Society le 25 août 2019.

"Le transfert des réactions en cascade des enzymes vers des nanoparticules catalytiquement actives pourrait être une étape décisive dans la conception de catalyseurs, " dit Wolfgang Schuhmann.

Particule avec deux centres actifs

Les enzymes ont différents centres actifs pour les réactions en cascade, spécialisées dans certaines étapes de réaction. Par exemple, une seule enzyme peut produire un produit complexe à partir d'un matériau de départ relativement simple. Afin d'imiter ce concept, les chercheurs ont synthétisé une particule avec un noyau d'argent entouré d'une couche poreuse de cuivre. Le noyau d'argent sert de premier centre actif, la couche de cuivre comme seconde. Les produits intermédiaires formés au coeur d'argent réagissent ensuite dans la couche de cuivre pour former des molécules plus complexes, qui finissent par quitter la particule.

Dans le travail present, l'équipe germano-australienne a montré que la réduction électrochimique du dioxyde de carbone peut avoir lieu à l'aide des nanozymes. Plusieurs étapes de réaction sur le noyau d'argent et l'enveloppe de cuivre transforment le matériau de départ en éthanol ou en propanol.

"Il existe également d'autres nanoparticules qui peuvent produire ces produits à partir de CO 2 sans le principe de la cascade, " dit Wolfgang Schuhmann. " Cependant, ils nécessitent beaucoup plus d'énergie.

Les chercheurs souhaitent maintenant développer davantage le concept de la réaction en cascade dans les nanoparticules afin de pouvoir produire de manière sélective des produits encore plus précieux tels que l'éthylène ou le butanol.