{"id":1797,"date":"2019-05-22T02:47:44","date_gmt":"2019-05-22T02:47:44","guid":{"rendered":"http:\/\/www.meetyoucarbide.com\/single-post-catalytic-reaction-system-and-product-evaluation-to-improve-the-efficiency-of-artificial-photosynthesis\/"},"modified":"2020-05-04T13:12:06","modified_gmt":"2020-05-04T13:12:06","slug":"catalytic-reaction-system-and-product-evaluation-to-improve-the-efficiency-of-artificial-photosynthesis","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/catalytic-reaction-system-and-product-evaluation-to-improve-the-efficiency-of-artificial-photosynthesis\/","title":{"rendered":"Syst\u00e8me de r\u00e9action catalytique et \u00e9valuation de produits pour am\u00e9liorer l'efficacit\u00e9 de la photosynth\u00e8se artificielle"},"content":{"rendered":"
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Contexte:<\/h2>\n
Ces derni\u00e8res ann\u00e9es, l'augmentation annuelle des \u00e9missions mondiales de CO2 a constitu\u00e9 une grave menace pour l'environnement \u00e9cologique dans lequel vivent les populations. (Il y a eu 410 ppm en 2018 - donn\u00e9es de la station de surveillance des gaz \u00e0 effet de serre du Volcan Mauna Loa des \u00eeles Hawa\u00efennes de la National Oceanic and Atmospheric Administration). Par cons\u00e9quent, la capture, le stockage et la conversion du CO2 ont re\u00e7u une large attention de la part des chercheurs. Toyota Central Research a utilis\u00e9 l'eau et le dioxyde de carbone comme mati\u00e8res premi\u00e8res pour synth\u00e9tiser des substances utiles en utilisant la lumi\u00e8re du soleil, et l'efficacit\u00e9 de conversion \u00e9nerg\u00e9tique a augment\u00e9 pour atteindre le plus haut 4.6% au monde. BASF en Allemagne convertit le dioxyde de carbone en un mat\u00e9riau polym\u00e8re carbonat\u00e9 avec un large \u00e9ventail d'applications. Bayer peut utiliser le dioxyde de carbone dans les gaz de combustion des centrales thermiques comme principale mati\u00e8re premi\u00e8re pour la production de mat\u00e9riaux en polyur\u00e9thane. Il existe un march\u00e9 stable des catalyseurs pour la production de carbonates, mais l'utilisation du CO2 est encore loin d'\u00eatre suffisante. La conversion des carburants hydrocarbon\u00e9s est encore au stade de la recherche fondamentale d'application. Le 13e plan quinquennal de la Chine et la d\u00e9claration conjointe sino-am\u00e9ricaine sur le changement climatique ont fait de la \u00abr\u00e9duction du carbone\u00bb un objectif de construction, encourageant la conversion de carburants \u00e0 base de CO2. Et l'inclure dans le \u00ab13e plan national quinquennal\u00bb de recherche fondamentale nationale (Guo Ke Fa Ji [2017] n \u00b0 162). L'utilisation de l'\u00e9nergie solaire pour convertir du CO2 et de l'eau abondants \u00e0 faible co\u00fbt en un carburant hydrocarbon\u00e9 avec un stockage pratique, une technologie mature, de nombreux domaines d'application et une demande \u00e9norme est une technologie de conversion chimique solaire verte.<\/div>\n

Construction du syst\u00e8me de reconstruction:<\/h2>\n
Dans ce contexte, bien qu'il y ait eu beaucoup de travaux de recherche dans le domaine de la r\u00e9duction du CO2 au pays et \u00e0 l'\u00e9tranger, beaucoup de travaux ont r\u00e9alis\u00e9 la conversion du CO2 du point de vue de la conception des mat\u00e9riaux, tels que les catalyseurs semi-conducteurs pour la production d'hydrog\u00e8ne catalytique ou d\u00e9gradation de la mati\u00e8re organique. La s\u00e9lectivit\u00e9 de la r\u00e9action catalytique ou du produit est r\u00e9gul\u00e9e (Adv. Mater. 2018, 30, 1704663). Cependant, la r\u00e9alisation de la r\u00e9action catalytique et le contr\u00f4le du processus ne sont pas suffisamment matures. Les syst\u00e8mes de r\u00e9action utilis\u00e9s par la plupart des chercheurs sont des \u00e9quipements et des syst\u00e8mes d'analyse \u00absemi-personnalis\u00e9s\u00bb non standard. Par cons\u00e9quent, l'auteur estime que la conception du mat\u00e9riau est importante et que le syst\u00e8me de r\u00e9action et la m\u00e9thode d'\u00e9valuation appropri\u00e9s sont plus importants. Le syst\u00e8me de r\u00e9action fait r\u00e9f\u00e9rence aux conditions environnementales requises pour la r\u00e9action de r\u00e9duction du CO2, telles que la lumi\u00e8re, l'\u00e9lectricit\u00e9, la solution, la temp\u00e9rature, la pression, etc.; la m\u00e9thode de d\u00e9tection fait r\u00e9f\u00e9rence \u00e0 l'\u00e9tat du produit (comme le gaz ou le liquide, la s\u00e9lectivit\u00e9, la concentration), et l'efficacit\u00e9 de conversion du carbone, l'efficacit\u00e9 des photons Attendre.<\/div>\n
Parmi plusieurs strat\u00e9gies de r\u00e9duction catalytique du CO2 r\u00e9alisables, telles que la photocatalyse, la photo\u00e9lectrocatalyse, la catalyse photothermique et la catalyse thermique, chacune a ses propres m\u00e9rites. Les techniques de r\u00e9duction photochimique du CO2 et de conversion de celui-ci en carburants hydrocarbon\u00e9s b\u00e9n\u00e9fiques pour l'homme sont particuli\u00e8rement int\u00e9ressantes. Puisqu'il peut \u00eatre r\u00e9alis\u00e9 \u00e0 temp\u00e9rature et pression normales, des effets synergiques peuvent \u00e9galement se produire \u00e0 des temp\u00e9ratures et pressions sp\u00e9cifiques. L'\u00e9nergie requise peut \u00eatre fournie directement ou indirectement par des \u00e9nergies renouvelables telles que l'\u00e9nergie solaire, et le carbone peut \u00eatre recycl\u00e9.<\/div>\n

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Figure 1 R\u00e9acteur catalytique sous forme de lot et d'\u00e9coulement (Chem. Asian J. 2016, 11, 425 - 436)<\/div>\n
Il existe deux fa\u00e7ons de construire le r\u00e9acteur (comme indiqu\u00e9 sur la figure 2). L'un est un r\u00e9acteur \u00e0 volume fixe dans lequel une mati\u00e8re premi\u00e8re de r\u00e9action telle que CO2, H2 ou H2O, un catalyseur ou un cocatalyseur est plac\u00e9e dans un r\u00e9acteur, et une r\u00e9action est effectu\u00e9e en injectant de la lumi\u00e8re, de l'\u00e9lectricit\u00e9, de la chaleur ou similaire dans le catalyseur . La seconde est une m\u00e9thode d'\u00e9coulement, qui est un processus dans lequel un gaz d'alimentation est introduit dans le r\u00e9acteur \u00e0 une certaine vitesse et, apr\u00e8s une certaine p\u00e9riode de r\u00e9action, sort du r\u00e9acteur. L'\u00e9tude a r\u00e9v\u00e9l\u00e9 que le mat\u00e9riau du r\u00e9acteur est g\u00e9n\u00e9ralement divis\u00e9 en polyt\u00e9trafluoro\u00e9thyl\u00e8ne, verre de quartz, acier inoxydable. Le PTFE pr\u00e9sente les avantages d'une r\u00e9sistance \u00e9lev\u00e9e, d'une r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion et d'une bonne \u00e9tanch\u00e9it\u00e9, mais a une limite de temp\u00e9rature basse, g\u00e9n\u00e9ralement 250 degr\u00e9s. Le r\u00e9acteur \u00e0 quartz pr\u00e9sente les avantages de la r\u00e9sistance \u00e0 la temp\u00e9rature et \u00e0 la corrosion, mais il est fragile et a une faible r\u00e9sistance \u00e0 la compression. Le r\u00e9acteur m\u00e9tallique en acier inoxydable pr\u00e9sente les avantages d'une r\u00e9sistance \u00e0 la pression et d'un traitement facile, mais il est facile de r\u00e9agir avec les r\u00e9actifs. Vous pouvez choisir le r\u00e9acteur adapt\u00e9 \u00e0 vos besoins. Dans le m\u00eame temps, afin d'introduire ou d'extraire du gaz ou des produits en temps opportun, quelques trous doivent \u00eatre ouverts dans la conception du r\u00e9acteur pour faciliter l'injection de mati\u00e8res premi\u00e8res.<\/div>\n
De plus, les formes de r\u00e9action les plus courantes sont les r\u00e9actions solide-liquide: dans le r\u00e9acteur, une solution satur\u00e9e de CO2 est utilis\u00e9e comme mati\u00e8re premi\u00e8re, ou un \u00e9lectrolyte est inject\u00e9 dans un r\u00e9acteur de r\u00e9duction \u00e9lectrocatalytique (Fig.2). Le m\u00e9canisme de r\u00e9action intrins\u00e8que de l'\u00e9lectror\u00e9duction du dioxyde de carbone implique un chemin complexe de fronti\u00e8res triphasiques solide-liquide. Par cons\u00e9quent, la conception rationnelle de la g\u00e9om\u00e9trie du catalyseur permet autant de sites r\u00e9actifs que possible pour favoriser le transfert de protons et d'\u00e9lectrons \u00e0 l'interface.<\/div>\n

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Figure 2 Diagramme sch\u00e9matique de la r\u00e9action solide-gaz et solide-liquide (Chem. Commun., 2016, 52, 35\u201359)<\/div>\n

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Figure 3 Diagramme sch\u00e9matique du r\u00e9acteur de r\u00e9duction de CO2 photo\u00e9lectrocatalytique (J. Photon. Energy. 2017, 7 (1), 012005)<\/div>\n

Manipulation du mat\u00e9riel:<\/h2>\n
Le traitement du catalyseur dans le r\u00e9acteur est diff\u00e9rent selon la morphologie du mat\u00e9riau. Par exemple, le mat\u00e9riau en poudre peut \u00eatre d\u00e9pos\u00e9 sur la surface du verre de quartz; le mat\u00e9riau du film peut \u00eatre plac\u00e9 dans le r\u00e9acteur par pliage, poin\u00e7onnage, etc .; le mat\u00e9riau en vrac (c\u00e9ramique poreuse) peut augmenter le taux de contact entre le gaz et le catalyseur par le passage du gaz pour r\u00e9aliser la restauration du CO2.<\/div>\n
S\u00e9lection de la source lumineuse: Le choix de la source de r\u00e9action catalytique est \u00e9galement tr\u00e8s important. Il est int\u00e9ressant pour les chercheurs de pr\u00eater attention au probl\u00e8me de la densit\u00e9 de puissance optique effective. Par cons\u00e9quent, la source de lumi\u00e8re achet\u00e9e, telle qu'une lampe au x\u00e9non, a g\u00e9n\u00e9ralement une puissance d'usine de plus de quelques intensit\u00e9s de lumi\u00e8re solaire (un soleil \u00e9quivaut \u00e0 1 kW \/ m2). Par cons\u00e9quent, il peut \u00eatre r\u00e9gl\u00e9 par un filtre chauffant. Avant de concevoir la r\u00e9action, le wattm\u00e8tre optique doit \u00eatre utilis\u00e9 pour tester la valeur r\u00e9elle. L'intensit\u00e9 de la source lumineuse utilis\u00e9e.<\/div>\n
\u00c9valuation du produit: L'\u00e9valuation du produit catalytique est la derni\u00e8re et la plus importante partie du syst\u00e8me global. Les produits pris sont g\u00e9n\u00e9ralement class\u00e9s en mode hors ligne (commun\u00e9ment appel\u00e9 \u00abtype d'aiguille\u00bb) et en d\u00e9tection en ligne (en ligne). Selon la nature du produit catalytique, l'\u00e9quipement de d\u00e9tection a g\u00e9n\u00e9ralement une chromatographie en phase gazeuse, une spectrom\u00e9trie de masse et une chromatographie en phase liquide. Des professeurs tels que le professeur Ye jinhua, Ozin, Zou zhigang, Yang peidong, Li can, Xie yi, Wu lizhu et Wang xinchen sont largement utilis\u00e9s.<\/div>\n
Cet article se concentre sur la chromatographie en phase gazeuse, le dispositif le plus couramment utilis\u00e9 dans les \u00e9tudes r\u00e9centes. Les composants principaux comprennent g\u00e9n\u00e9ralement des d\u00e9tecteurs, des colonnes, des reformeurs de m\u00e9thane, des vannes \u00e0 six voies et des boucles. Le d\u00e9tecteur utilise g\u00e9n\u00e9ralement deux types (d\u00e9tecteur de flamme d'hydrog\u00e8ne) FID et (d\u00e9tecteur de piscine thermique) TCD. Le FID peut d\u00e9tecter la mati\u00e8re organique contenant du carbone avec une sensibilit\u00e9 \u00e9lev\u00e9e, tandis que le TCD peut d\u00e9tecter tous les compos\u00e9s, y compris l'hydrog\u00e8ne, le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone, etc., mais avec un angle de sensibilit\u00e9 (~ 1000 ppm). Par cons\u00e9quent, la plupart des chercheurs choisissent d'installer le d\u00e9tecteur FID, et le CO2 ou le CO r\u00e9siduel dans le processus de r\u00e9action peut \u00eatre d\u00e9tect\u00e9 par un four de conversion avec un catalyseur au nickel. Plus important encore, apr\u00e8s la vaporisation du produit, les colonnes utilis\u00e9es dans le flux de gaz vecteur sont \u00e9galement diff\u00e9rentes, ce qui affecte la sensibilit\u00e9 de d\u00e9tection. Par exemple, le d\u00e9tecteur FID utilise g\u00e9n\u00e9ralement une colonne capillaire et le d\u00e9tecteur TCD utilise une colonne TDX01. Comme le montre la conception du chromatogramme ci-dessous, de nombreux fabricants au pays et \u00e0 l'\u00e9tranger peuvent fournir des produits personnalis\u00e9s, tels que Agilent, Tianmei, Yanuo, Fuli, etc. Bien s\u00fbr, comme les produits de r\u00e9duction du CO2 sont tr\u00e8s compliqu\u00e9s, il existe de petites mol\u00e9cules telles que H2 et CO, ainsi que des mol\u00e9cules organiques telles que C1, CH3OH, l'acide formique et l'\u00e9thanol, tels que C1 et C2. Le d\u00e9tecteur \u00e0 colonne unique ne peut pas \u00eatre compl\u00e8tement d\u00e9tect\u00e9 \u00e0 la fois, et TCD et TCD sont requis. Le FID est combin\u00e9 et les diff\u00e9rents types de colonnes sont utilis\u00e9s ensemble.<\/div>\n

Pollution carbone:<\/h2>\n

Un probl\u00e8me cl\u00e9 qui n\u00e9cessite une attention particuli\u00e8re dans la recherche sur la r\u00e9duction du CO2 est la pollution par le carbone. Des \u00e9tudes ont montr\u00e9 que les solvants organiques, y compris les solvants, les r\u00e9actifs et les tensioactifs utilis\u00e9s dans la pr\u00e9paration du catalyseur, peuvent laisser des r\u00e9sidus carbon\u00e9s dans le produit final et se d\u00e9composer en petites mol\u00e9cules telles que CO et CH4 pendant la r\u00e9action catalytique, entra\u00eenant une activit\u00e9 catalytique. Sur\u00e9valu\u00e9. Par cons\u00e9quent, il est n\u00e9cessaire de confirmer que le produit mesur\u00e9 provient bien de la d\u00e9composition du CO2 plut\u00f4t que de la d\u00e9composition des r\u00e9sidus carbon\u00e9s. Le marquage de l'isotope 13CO2 est une technique efficace pour v\u00e9rifier la source des produits r\u00e9ducteurs et a \u00e9t\u00e9 largement utilis\u00e9 dans de nombreuses \u00e9tudes.<\/p>\n

Conclusion:<\/h2>\n
La r\u00e9duction catalytique du CO2 en hydrocarbures est devenue un moyen \u00e9cologique d'att\u00e9nuer les probl\u00e8mes \u00e9nerg\u00e9tiques et environnementaux. Sur la base de nombreuses ann\u00e9es de recherche, Xiaobian a rassembl\u00e9 des connaissances importantes sur les syst\u00e8mes de r\u00e9action catalytique et l'\u00e9valuation des produits, et esp\u00e8re aider les chercheurs dans le m\u00eame domaine \u00e0 fournir une bonne plate-forme pour la conception de catalyseurs \u00e0 haute efficacit\u00e9.<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Background: In recent years, the annual increase in global CO2 emissions has been a serious threat to the ecological environment in which people live. (There has been 410 ppm in 2018 \u2013 data from the National Oceanic and Atmospheric Administration’s Hawaiian Islands Mauna Loa Volcano’s greenhouse gas monitoring station). Therefore, the capture, storage and conversion…<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[79],"tags":[],"class_list":["post-1797","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-materials-weekly"],"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1797","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1797"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1797\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1797"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1797"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1797"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}