fr.wedoany.com Rapport : Des scientifiques de l’Université Tohoku (Japon) et de l’Institut indien de technologie d’Indore (Indian Institute of Technology Indore) ont développé conjointement un catalyseur à base de nanoclusters de cuivre, capable de convertir le dioxyde de carbone en méthanol tout en réduisant considérablement la production indésirable de formiate. Cette étude permet la transformation du CO₂ en un combustible précieux dans des conditions douces.
L’équipe de recherche a synthétisé un nanocluster de cuivre structuré par un sulfure (S@Cu₅₀S₁₂(StBu)₂₀(CF₃COO)₁₂), dont la structure interne présente une configuration cœur-coquille précisément contrôlée : un noyau S@Cu₁₄S₁₂, enveloppé d’une coque Cu₃₆(StBu)₂₀, protégée par des ligands thiols. En ajustant le rapport des états d’oxydation Cu(I) et Cu(II), l’équipe a modifié la voie des produits de la réaction électrochimique sans altérer la géométrie globale du catalyseur. Comparé aux catalyseurs traditionnels à base de cuivre, ce nouveau nanocluster réduit l’efficacité faradique du formiate d’environ 38 % à moins de 11 % à -1,0 V (par rapport à l’électrode réversible à hydrogène, RHE), tandis que l’efficacité faradique du méthanol atteint environ 19 %, alors que l’ancien catalyseur ne produisait aucun méthanol.
L’équipe souligne qu’un réglage subtil de l’équilibre Cu(I)/Cu(II) peut fondamentalement réorienter la voie réactionnelle, offrant une stratégie au niveau moléculaire pour surmonter les limitations de sélectivité inhérentes à la catalyse par nanoclusters de cuivre. L’ajout d’ions sulfure au centre du nanocluster modifie sa structure électronique, affectant l’interaction des intermédiaires réactionnels avec la surface du catalyseur. Le Dr Yuichi Negishi, professeur associé à l’Université Tohoku, conclut que cette étude démontre pour la première fois de manière claire qu’un contrôle précis de la valence du cuivre dans les nanoclusters de cuivre peut influencer directement la sélectivité de la voie de réduction du CO₂.
Cette recherche a été publiée dans la revue en libre accès JACS Au.
