Les émissions massives de CO2 dues à l’utilisation de combustibles fossiles ont provoqué une série de problèmes environnementaux et de changement climatique. Poussée par le développement rapide des technologies d’hydrogène vert et de captage du CO2, l’hydrogénation du CO2 en hydrocarbures et produits chimiques devient un processus prometteur pour la réduction de l’empreinte carbone et le stockage des énergies renouvelables. La catalyse photothermique permet une conversion efficace du CO2 dans des conditions douces.
Une étude menée par le professeur Kang Cheng (Collège de chimie et de génie chimique, Université de Xiamen) et le professeur Ye Wang (Collège de chimie et de génie chimique, Université de Xiamen) a évalué les catalyseurs à l’aide d’un réacteur à quartz à lit fixe haute pression avec un cavité carrée au milieu pour introduire la lumière. L’étude est publié dans la revue Science Chine Chimie.
Une série de catalyseurs photothermiques en alliage NiFe ont été synthétisés en utilisant la méthode de précipitation assistée par l’urée pour la méthanation du CO2, dans laquelle les nanoparticules bimétalliques NiFe avec Al2O3 comme promoteur structurel et un rapport atomique Ni/Fe de 7 avaient les meilleures performances catalytiques.
Le taux de conversion du CO2 peut atteindre 98%, la sélectivité CH4 est de 99% sans chauffage externe. Le catalyseur peut fonctionner de manière stable pendant plus de 100 heures. Par rapport à d’autres catalyseurs, il a été constaté que la petite taille des particules d’alliage (~ 21 nm) et la structure en couches unique du catalyseur NiFeAl pouvaient améliorer l’effet LSPR de l’alliage NiFe.
Par rapport au Ni ou au Fe, les alliages NiFe peuvent favoriser la méthanation du CO2 de manière synergique. La température à la surface du catalyseur a été détectée comme pouvant atteindre 356 °C sous irradiation lumineuse observée par une caméra infrarouge, indiquant que le catalyseur était capable de convertir efficacement l’énergie lumineuse en énergie thermique.
Cet article a non seulement préparé un catalyseur efficace pour la méthanation du CO2, mais a également fourni l’idée de la conception structurelle d’un catalyseur photothermique.
Plus d’information:
Jiarong Li et al, Méthanation photothermique efficace du CO2 sur des nanoparticules d’alliage NiFe avec effet de résonance plasmonique de surface localisé amélioré, Science Chine Chimie (2023). DOI : 10.1007/s11426-023-1876-4