Les chercheurs ont développé un nouveau photocatalyseur, nommé Rh/InGaN1-xOx, qui est une nanoarchitecture composée 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 illumination solaire concentrée, ce matériau composite démontre des performances remarquables pour le reformage à sec du méthane (DRM) avec du CO2, atteignant un taux de dégagement de gaz de synthèse de 180,9 mmol gcat-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. »
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 de l’activation du CO2, la facilitation de la génération de CO et la suppression de la désactivation du catalyseur via le dépôt de cokéfaction.
Les résultats de cette recherche, publié dans Bulletin scientifique, 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. »
Plus d’information:
Yixin Li et al, Nanoarchitecture Rh/InGaN1−O pour le reformage du méthane par la lumière avec du dioxyde de carbone vers le gaz de synthèse, Bulletin scientifique (2024). DOI : 10.1016/j.scib.2024.02.020