Électrocatalyse à double fonctionnalité
Une vue d'ensemble
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Les électrocatalyseurs hybrides peuvent produire simultanément de l'hydrogène vert, par exemple, et des composés organiques de valeur. Cela promet des applications économiquement viables. Cependant, les réactions catalytiques complexes impliquées dans la production de composés organiques ne sont pas encore totalement comprises. Les méthodes modernes d'analyse des rayons X à des sources synchrotron telles que BESSY II permettent d'analyser les matériaux catalytiques et les réactions qui se produisent à leur surface en temps réel, in situ et dans des conditions d'exploitation réelles. Cela permet d'obtenir des informations qui peuvent être utilisées pour une optimisation ciblée. Une équipe vient de publier un aperçu de l'état actuel des connaissances dans Nature Reviews Chemistry.
Les méthodes in situ à l'aide de sources synchrotron permettent d'analyser en temps réel les réactions complexes d'oxydation organique au niveau des catalyseurs.
© Debabrata Bagchi / HZB
Les électrolyseurs d'eau hybrides sont des dispositifs récents qui produisent de l'hydrogène ou d'autres produits de réduction à la cathode, tandis que de précieux produits d'oxydation organiques sont formés à l'anode. Cette approche innovante augmente considérablement la rentabilité de la production d'hydrogène. Un autre avantage est que les réactions d'oxydation organique (OOR) pour la production de composés précieux sont assez respectueuses de l'environnement par rapport aux processus de synthèse conventionnels qui nécessitent souvent des réactifs agressifs. Cependant, les réactions d'oxydation organique sont très complexes, impliquant de multiples états d'oxydation du catalyseur, des transitions de phase, des produits intermédiaires, la formation et la dissolution de liaisons, et une sélectivité variable des produits. La recherche sur les réactions d'oxydation organique en est encore à ses débuts.
Revue de l'état de l'art
Dans Nature Reviews Chemistry, une équipe d'experts dirigée par le Dr Prashanth Menezes (HZB) et le professeur Matthias Driess (Université technique de Berlin) présente un aperçu complet de ce domaine de recherche passionnant. Ils expliquent les méthodes et techniques avancées disponibles dans les sources synchrotron telles que BESSY II, où des réactions complexes peuvent être analysées en temps réel et in situ.
L'aperçu comprend diverses réactions catalytiques, notamment l'oxygénation des alcools et des aldéhydes, la déshydrogénation des amines, la dégradation de l'urée et les réactions de couplage. Les auteurs présentent les méthodes les plus utiles pour comprendre les mécanismes réactionnels complexes, telles que l'absorption des rayons X, la spectroscopie Raman et infrarouge, et la spectrométrie de masse électrochimique différentielle. Les méthodes in situ révèlent les changements structurels du catalyseur, tandis que les techniques operando contrôlent à la fois la structure et l'activité dans des conditions de fonctionnement réelles. Ces méthodes peuvent être utilisées pour explorer toutes sortes de systèmes catalytiques ou de réaction chimique afin de mieux comprendre le comportement des catalyseurs et des réactions dans les conditions d'exploitation. La revue contient également un chapitre sur les méthodes d'apprentissage automatique permettant d'évaluer de grands ensembles de données.
Cette revue vise à sensibiliser à ce domaine de recherche passionnant et à encourager les scientifiques à combiner différentes techniques d'analyse. Cela permettra de mieux comprendre les réactions catalytiques hétérogènes et d'accélérer le développement d'électrocatalyseurs hybrides efficaces en tant que technologie de chimie verte durable", déclare Menezes.
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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