Un photocatalyseur innovant, Rh/InGaN1-xOx, utilisant l'énergie solaire pour transformer les gaz à effet de serre en produits chimiques précieux, représente un progrès significatif dans la production chimique durable. Cette nanoarchitecture est constituée de nanoparticules de rhodium sur des nanofils de nitrure d'indium et de gallium, ce qui améliore l'efficacité du reformage à sec du méthane avec du CO2. Crédit : Issues.fr.com
Un nouveau photocatalyseur développé par l'Université Jiao Tong de Shanghai propose une méthode verte et efficace pour convertir les gaz à effet de serre en produits chimiques à l'aide de l'énergie solaire, marquant ainsi une avancée significative dans la production chimique durable.
Le nouveau photocatalyseur, nommé Rh/InGaN1 foisÔX, est une nanoarchitecture constituée de nanoparticules de rhodium ancrées sur des nanofils de nitrure d'indium et de gallium modifiés par l'oxygène cultivés sur des substrats de silicium. Sous éclairement solaire concentré, ce matériau composite démontre des performances remarquables pour le reformage à sec du méthane (DRM) avec du CO2atteignant un taux de dégagement de gaz de synthèse de 180,9 mmol gchat-1 h-1 avec une sélectivité de 96,3%. Cela représente une amélioration significative par rapport aux systèmes catalytiques conventionnels, qui nécessitent souvent des apports d'énergie élevés et souffrent d'une désactivation rapide.
« Notre travail représente une avancée majeure pour relever le double défi des émissions de gaz à effet de serre et de la production d'énergie durable », a déclaré le professeur Baowen Zhou, chercheur principal de l'Université Jiao Tong de Shanghai. « En tirant parti de la puissance de l'énergie solaire et d'une nanoarchitecture conçue de manière rationnelle, nous avons démontré une voie verte et efficace pour convertir les gaz résiduaires en ressources chimiques précieuses. »
Rh/InGaN1 foisÔX des nanofils ont été explorés pour le reformage à sec du méthane induit par la lumière avec du dioxyde de carbone en gaz de synthèse (CH4 + CO2 + lumière = 2CO + 2H2). Il est proposé que la substitution partielle de N dans InGaN par O puisse améliorer considérablement l'activité et la stabilité du catalyseur sous un éclairage lumineux sans chauffage supplémentaire. Crédit : Science China Press
Effets synergiques et informations mécanistes
Les chercheurs attribuent les performances exceptionnelles de leur photocatalyseur aux effets synergiques résultant de l’intégration des nanofils InGaN photoactifs, de la surface modifiée par l’oxygène et des nanoparticules de rhodium catalytiquement actives. Des études mécanistiques ont révélé que les atomes d'oxygène incorporés jouent un rôle crucial dans la promotion du CO2 activation, facilitant la génération de CO et supprimant la désactivation du catalyseur via le dépôt de cokéfaction.
Les résultats de cette recherche, publiés dans la prestigieuse revue Science Bulletin, ouvrent la voie au développement de systèmes photocatalytiques avancés pour la production durable de carburants et de produits chimiques à partir de ressources renouvelables. L’équipe estime que leur approche peut être étendue à d’autres réactions chimiques importantes, offrant ainsi de nouvelles opportunités pour rendre l’industrie chimique plus écologique.
« Nous sommes enthousiasmés par les perspectives de cette technologie », a déclaré le professeur Baowen Zhou. « En optimisant davantage la conception du catalyseur et la configuration du réacteur, nous visons à étendre le processus et à démontrer sa viabilité pour des applications pratiques. »
