Des chercheurs réalisent une électrosynthèse jumelée de carbonate de diméthyle avec un seul

2 février 2023

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par Liu Jia, Académie chinoise des sciences

Typiquement, dans une cellule électrochimique traditionnelle avec un séparateur à membrane, les produits de la réaction de réduction cathodique du CO2 (CO2RR) sont généralement sous des formes réduites. L'évolution anodique d'O2 ne joue aucun rôle dans l'élargissement de la portée du produit.

Le carbonate de diméthyle (DMC, CH3OCOOCH3) est une matière première chimique sans danger pour l'environnement. L'électrosynthèse appariée convergente de DMC représente une révolution importante pour la production de DMC.

Dans une étude publiée dans Energy & Environmental Science, un groupe de recherche dirigé par le groupe du professeur Zhu Qilong de l'Institut de recherche du Fujian sur la structure de la matière de l'Académie chinoise des sciences a rapporté un catalyseur à un seul atome de Ni (Ni SAC) pour le CO2- la conversion en CO et l'électrosynthèse appariée convergente de DMC.

Les chercheurs ont découvert que l'électrosynthèse appariée convergente couple la réaction d'oxydation des ions halogénures anodiques et le CO2RR cathodique pour générer les intermédiaires clés de la synthèse DMC. Au cours de cette conversion, la conversion cathodique efficace du CO2 en CO joue un rôle dominant, inspirant de grands efforts pour contrôler la micro-nanostructure des électrocatalyseurs.

Ils ont également révélé que le Ni SAC superstructuré à double canal avec une configuration de coordination de site unique liée via un atome d'oxygène axial et quatre atomes d'azote plans est construit de manière contrôlée et est capable de fournir une performance prééminente pour la conversion du CO2 en CO, réalisant le haute efficacité faradique (FE) et densités de courant partielles avec une excellente stabilité.

En vertu de la manipulation atomique à nanoscopique à microscopique du Ni SAC penta-coordonné pour la production de CO, l'électrosynthèse appariée convergente de DMC à partir de CO2 a été réalisée de manière pionnière, réalisant le FE élevé de DMC.

L'étude du mécanisme a dévoilé qu'une telle configuration de coordination axiale de l'oxygène est utile pour réduire les barrières énergétiques pour la génération de l'intermédiaire clé *COOH et la dissociation de H2O et CH3OH, accélérant l'électrosynthèse appariée convergente.

Cette étude suggère que la preuve de concept dans l'électrosynthèse appariée convergente innovante pourrait ouvrir un nouvel horizon dans les domaines de l'utilisation du CO2.

Plus d'information: Xiaofang Li et al, Électrosynthèse appariée convergente de carbonate de diméthyle à partir de dioxyde de carbone rendue possible par la conception de la superstructure de catalyseurs à un seul atome de nickel coordonnés à l'oxygène axial, Energy & Environmental Science (2022). DOI : 10.1039/D2EE03022E

Informations sur la revue :Sciences de l'énergie et de l'environnement

Fourni par l'Académie chinoise des sciences