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Radiolytic approach for efficient, selective and catalyst‐free CO2 conversion at room temperature

Authors :
Yunlong Wang
Mehran Mostafavi
Sergey A. Denisov
Jacqueline Belloni
Gan Pingping
Sophie Le Caër
Qiuhao Li
Jun Ma
Changjiang Hu
Sarah Al Gharib
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics [Nanjing] (NUAA)
Institut de Chimie Physique (ICP)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Interdisciplinaire sur l'Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)
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)
National Natural Science Foundation of China (Nos.11975122, 21906083)
National Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK.2019030384)
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 :
ChemPhysChem, ChemPhysChem, Wiley-VCH Verlag, 2021, 22 (18), pp.1900-1906. ⟨10.1002/cphc.202100378⟩, ChemPhysChem, 2021, 22 (18), pp.1900-1906. ⟨10.1002/cphc.202100378⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

The present study proposes a new approach for direct CO 2 conversion using primary radicals from water irradiation. In order to ensure reduction of CO 2 into CO 2 •- by all the hydrated electrons, we use formate ions to scavenge simultaneously the parent oxidizing radicals H • and OH • producing the same transient CO 2 •- radicals. Conditions are optimized to obtain the highest conversion yield of CO 2 . The goal is achieved under mild conditions of room temperature, neutral pH and 1 atm of CO 2 pressure. All the available radicals are exploited for selectively converting CO 2 into oxalate that is accompanied by H 2 evolution. Besides, at high CO 2 pressure, CO is also produced via presolvated electron scavenging and the H • radicals with CO 2 •- . The mechanism presented accounts for the results and also sheds light on the data in the literature. The radiolytic approach is a mild and scalable route of direct CO 2 capture at the source in industry and the products, oxalate salt and H 2 , can be easily separated.

Details

Language :
English
ISSN :
14394235 and 14397641
Database :
OpenAIRE
Journal :
ChemPhysChem, ChemPhysChem, Wiley-VCH Verlag, 2021, 22 (18), pp.1900-1906. ⟨10.1002/cphc.202100378⟩, ChemPhysChem, 2021, 22 (18), pp.1900-1906. ⟨10.1002/cphc.202100378⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....9a9c21356c0339da949747a6beff07bf