Une équipe de chercheurs a développé un nouveau paradigme de recherche qui simplifie la compréhension de la manière dont les structures des catalyseurs affectent leurs réactions. L'étude s'est concentrée sur la réaction électrochimique de réduction du CO2 à l'aide de catalyseurs à base d'oxyde d'étain, révélant des informations cruciales sur les espèces de surface actives et leurs performances. Cette percée permet la conception sur mesure de catalyseurs efficaces et ouvre la voie à une exploration plus approfondie des réactions électrocatalytiques, visant à améliorer le développement d’électrocatalyseurs évolutifs et hautes performances.
Dans le cadre d'une avancée significative dans la lutte contre le changement climatique et dans la transition vers la durabilité, une équipe de chercheurs a introduit un nouveau cadre de recherche qui simplifie la compréhension de la manière dont les structures des catalyseurs influencent leurs réactions.
Les détails de la percée des chercheurs ont été publiés dans la revue Chimie modifiée.
Comprendre comment la surface d'un catalyseur affecte son activité peut faciliter la conception de structures catalytiques efficaces pour des exigences de réactivité spécifiques. Cependant, comprendre les mécanismes à l’origine de cette relation n’est pas une tâche simple étant donné le microenvironnement d’interface complexe des électrocatalyseurs.
« Pour déchiffrer cela, nous nous sommes concentrés sur la réaction électrochimique de réduction du CO2 (CO2RR) dans les catalyseurs à base d'oxyde d'étain (Sn-O) », souligne Hao Li, professeur agrégé à l'Institut avancé de recherche sur les matériaux de l'Université de Tohoku (WPI-AIMR). ) et auteur correspondant de l’article. « Ce faisant, nous avons non seulement découvert la surface active espèces de catalyseurs à base de SnO2 pendant le CO2RR, mais a également établi une corrélation claire entre la spéciation de surface et les performances du CO2RR.
Le paradigme de recherche standard révèle les relations structure-propriété-activité de la réaction électrochimique de réduction du CO2 (CO2RR) sur SnO2. Cette image illustre la reconstruction de surface induite par les lacunes en oxygène (couverture 1/1 ML) et les espèces tensioactives (couche Sn) responsables de la production sélective de HCOOH. Crédit : Hao Li et al.
Méthode prometteuse pour la réduction du CO2
Le CO2RR est reconnu comme une méthode prometteuse pour réduire les émissions de CO2 et produire des carburants de grande valeur, avec du formique. acide (HCOOH) est un produit remarquable en raison de ses diverses applications dans des industries telles que les produits pharmaceutiques, la métallurgie et la dépollution environnementale.
La méthode proposée a permis d'identifier les véritables états de surface du SnO2 responsables de ses performances dans les réactions de réduction du CO2 dans des conditions électrocatalytiques spécifiques. De plus, l’équipe a corroboré ses découvertes grâce à des expériences utilisant diverses formes de SnO2 et des techniques de caractérisation avancées.
Li et ses collègues ont développé leur méthodologie en combinant des études théoriques avec des techniques électrochimiques expérimentales.
« Nous avons comblé le fossé entre la théorie et l'expérimentation, en offrant une compréhension complète du comportement du catalyseur dans des conditions réelles du processus », ajoute Li.
L’équipe de recherche se concentre désormais sur l’application de cette méthodologie à diverses réactions électrochimiques. Ce faisant, ils espèrent en découvrir davantage sur les corrélations structure-activité uniques, accélérant ainsi la conception d’électrocatalyseurs hautes performances et évolutifs.
