Les chercheurs ont examiné les effets des halogénures sur la réduction électrochimique du dioxyde de carbone

Les halogénures sont prometteurs pour améliorer les performances des catalyseurs utilisés dans la conversion du dioxyde de carbone. Une équipe de scientifiques examine les avancées récentes et les défis liés aux halogénures et donne son avis sur les orientations futures de la recherche.

L’équipe a publié ses conclusions dans un article de synthèse dans la revue Nano énergie de recherche Le 30 novembre 2022.

Les scientifiques observent la réaction de réduction électrochimique du dioxyde de carbone (CO).₂RR) comme une technologie prometteuse pour aider à réduire le réchauffement climatique et à stocker les énergies renouvelables. Pour que cette technologie réussisse, un électrocatalyseur efficace et peu coûteux est nécessaire. Bien que la présence de dioxyde de carbone soit possible₂RR fait valoir que son utilisation actuelle est limitée car catalyseur l’activité, la sélectivité, l’efficacité du système et la compréhension des voies de réaction.

Il existe un fort besoin de développer des électrocatalyseurs à haute activité et sélectivité pour le CO₂ Technologie d’aspiration électrique pour trouver une application pratique.

Par conséquent, l’équipe de recherche a mené une étude approfondie du rôle et du mécanisme des ions halogénures dans le dioxyde de carbone₂Processus RR pour aider à mieux guider la conception de futurs électrocatalyseurs efficaces. “Le but ultime est de concevoir un catalyseur de conversion du dioxyde de carbone plus efficace et énergétique₂ Dans les produits chimiques et les carburants à valeur ajoutée. Il existe de fortes applications dans l’utilisation du carbone, a déclaré Yanui Lum, chercheur à l’Institut d’ingénierie des matériaux et de recherche, Agence pour la science, la technologie et la recherche.

Dans leur examen, l’équipe a exploré le rôle des ions halogénures dans la structure et la morphologie des électrocatalyseurs. Ensuite, ils ont examiné la relation entre l’ion halogénure et l’état de valence des sites actifs à la surface du catalyseur. Ensuite, ils ont résumé le mécanisme d’amélioration de l’halogénure de CO2₂ Efficacité de conversion, y compris la manière dont les ions halogénures sont impliqués électron de transfert et son effet sur le déroulement de la réaction. Ils concluent leur étude par une synthèse et des projections futures. “Nous voulons mettre en évidence et encourager davantage de recherches sur l’incorporation d’éléments halogènes et leurs interactions avec le dioxyde de carbone₂ dit Lum.

L’équipe a mis en évidence trois domaines qui, selon elle, nécessitaient une enquête et des recherches approfondies. Premièrement, l’équipe recommande de concevoir un système modèle pour identifier les mécanismes clés dans différentes situations. L’équipe a répertorié les mécanismes par lesquels les halogénures contribuent au dioxyde de carbone électrochimique₂ Réduction dans le cadre de la réorganisation de la nanostructure, de la modification de la structure électronique et de la promotion directe.

Cependant, tous ces facteurs peuvent affecter le catalyseur simultanément, ce qui rend difficile de distinguer quel facteur majeur est en jeu. Par conséquent, pour mieux comprendre le rôle des ions halogénures dans le CO₂ réaction de réduction, l’équipe a jugé nécessaire de concevoir systématiquement un système modèle bien défini pour étudier les mécanismes clés de chaque cas.

Leur deuxième recommandation est de développer des outils avancés de caractérisation in situ pour mieux comprendre le rôle des halogénures. en dessous de termes d’interaction, la structure de surface du catalyseur, le site actif, l’état de valence et l’intermédiaire de réaction peuvent changer dynamiquement. Cependant, ces changements dynamiques se produisent souvent sur de très courtes durées, et le rôle des halogénures dans le processus peut ne pas être pleinement reflété dans les études ex situ.

Par conséquent, l’équipe a recommandé que des propriétés et des méthodes avancées soient utilisées in situ pour mesurer la surface du catalyseur et les changements structurels. Par exemple, la spectroscopie d’absorption des rayons X in situ peut être utilisée pour étudier les états d’oxydation des catalyseurs dans des conditions de réaction. La microscopie électronique à transmission in situ peut être utilisée pour observer comment la nanostructure du catalyseur change au cours du CO.₂ sténo.

Leur troisième recommandation est d’explorer de nouvelles structures catalytiques à base d’halogénures. Jusqu’à présent, la recherche s’est concentrée sur le développement d’électrocatalyseurs à base d’halogénures métalliques. Outre ces systèmes, il peut y avoir d’autres opportunités pour concevoir de nouveaux types d’électrocatalyseurs. Par exemple, l’utilisation d’halogènes dans les catalyseurs à base de carbone et l’utilisation de composés halogénés organiques comme additifs moléculaires pour améliorer l’activité électrocatalytique peuvent être de nouvelles pistes d’exploration très prometteuses.