07.06.2022 - University of Science and Technology of China

Des chercheurs construisent des photocatalyseurs hautement sélectifs pour le couplage non oxydatif du méthane

La capacité de transformation atteint le même niveau que celle de la thermocatalyse, mais la photocatalyse se produit dans des conditions relativement douces.

Le méthane (CH4) est le principal composant du gaz naturel liquide. Cependant, la combustion du méthane génère une quantité critique de dioxyde de carbone, ce qui fait que l'utilisation de cette source d'énergie est en contradiction avec le concept de chimie verte.

Par conséquent, la transformation du méthane en produits chimiques à plus forte valeur ajoutée revêt une importance croissante.

Une équipe de recherche dirigée par le professeur XIONG Yujie et le professeur LONG Ran de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) et leurs collaborateurs ont mis au point un photocatalyseur qui accélère la transformation du CH4 en éthane (C2H6) et en hydrogène avec une grande sélectivité.

L'étude a été publiée dans Nature Communications le 19 mai.

Le couplage non oxydatif du méthane (NOCM) est une réaction chimique permettant d'obtenir des composés multicarbonés et de l'hydrogène. La photocatalyse à base d'oxyde permet au NOCM de se produire dans des conditions relativement douces.

Néanmoins, le photocatalyseur à base d'oxyde métallique n'est pas très sélectif et le processus de réaction n'est pas durable, en raison de la suroxydation du méthane au contact de l'oxygène du réseau.

Dans cette étude, les chercheurs ont permis la mise en place d'une NOCM photocatalytique durable avec une activité et une sélectivité élevées grâce à l'ingénierie des bandes de valence. Ils ont construit des unités Pd-O4 à la surface d'un photocatalyseur commun, le TiO2. Ainsi, la contribution des sites O à la bande de valence du catalyseur a été réduite, et l'unité Pd-O4 a largement contribué à la bande de valence, fournissant plus de sites réactifs tout en diminuant la suroxydation.

Le dopage élémentaire est utilisé pour stabiliser l'oxygène du réseau près de la surface, et augmenter encore la durée de la réaction catalytique à plus de 24 heures.

Avec le photocatalyseur nouvellement construit, la sélectivité duC2H6a atteint 94,3 %, avec un taux de production de 0,91 mmol g-1 h-1. Cette capacité de transformation atteint le même niveau que celle de la thermocatalyse, mais la photocatalyse se produit dans des conditions relativement douces.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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