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Coupling Electrocatalytic CO 2 Reduction with Thermocatalysis Enables the Formation of a Lactone Monomer

Authors :
Sarah Lamaison
David W. Wakerley
Thibault Cantat
Emmanuel Nicolas
Ngoc Huan Tran
Louise Ponsard
Marc Fontecave
Chaire Chimie des processus biologiques
Laboratoire de Chimie des Processus Biologiques (LCPB)
Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de Chimie Moléculaire et de Catalyse pour l'Energie (ex LCCEF) (LCMCE)
Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685)
Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
doctoral fellowship from Le Corps des Ponts, des Eaux et des Forêts
Foundation of the Collège de France
Marie Curie Prestige Fellowship
European Project: 768919,CARBON4PUR
European Project: ERC CoG n°818260 ,ReNewHydrides
Collège de France - Chaire Chimie des processus biologiques
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
ChemSusChem, ChemSusChem, ChemPubSoc Europe/Wiley, In press, 14 (10), pp.2198-2204. ⟨10.1002/cssc.202100459⟩, ChemSusChem, inPress, 14 (10), pp.2198-2204. ⟨10.1002/cssc.202100459⟩, ChemSusChem, In press, 14 (10), pp.2198-2204. ⟨10.1002/cssc.202100459⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
Wiley, 2021.

Abstract

International audience; Carbonylation reactions that generate high-value chemical feedstocks are integral to the formation of many industrially significant compounds. However, these processes require the use of CO, which is invariably derived from fossil-fuelreforming reactions. CO may also be generated through the electroreduction of CO2, but the coupling of these two processes is yet to be considered. Merging electrocatalytic reduction of CO2 to CO with thermocatalytic use of CO would expand the range of the chemicals produced from CO2. This work describes for the first time the development of a system coupling a high-pressure CO2 electrolytic cell containing a bimetallic ZnAg catalyst at the cathode for production of CO with a reactor with a faradaic efficiency of >90 % where high pressure CO is used for carbonylating propylene oxide into β-butyrolactone by thermal catalysis, the latter step having a reaction yield above 80%. While the production of monomers and polymers from CO2 is currently limited to organic carbonates, this strategy opens up the access to lactones from CO2, for the formation of polyesters.

Details

ISSN :
1864564X and 18645631
Volume :
14
Database :
OpenAIRE
Journal :
ChemSusChem
Accession number :
edsair.doi.dedup.....7ee505d3e982f4b27464c68e4538b6d1
Full Text :
https://doi.org/10.1002/cssc.202100459