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Étude de catalyseurs à base de cuivre dérivés d’oxyde pour la conversion électrochimique du CO et du CO2.

Roy, Claudie (2015). Étude de catalyseurs à base de cuivre dérivés d’oxyde pour la conversion électrochimique du CO et du CO2. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'énergie et des matériaux, 120 p.

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Résumé

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L’électroréduction du CO2 est une technique électrochimique visant la conversion du CO2 dans le but de diminuer la quantité de CO2 émise dans l’atmosphère tout en favorisant la formation de produits à haute valeur énergétique tels que les hydrocarbures, les alcools et l’acide formique. La performance des catalyseurs, c’est-à-dire leur s´électivité, leur activité et leur stabilité, est l’un des obstacles majeurs qui contribue à ralentir le développement et le déploiement de cette technique. Dans la littérature, la formation d’oxyde métallique à été étudiée sur plusieurs métaux et est, dans chacun des cas, bénéfique pour la réduction du CO2 et du CO puisqu’elle permet la formation de matériaux ayant de meilleures propriétés catalytiques et étant plus sélectifs. Cependant, l’impact de la formation puis de la réduction d’un oxyde sur les propriétés catalytiques de la réaction de réduction du CO2 (RRCO2) et de la réaction de réduction du CO (RRCO) est encore nébuleuse. Dans le but d’approfondir les connaissances sur l’impact de la formation et la réduction d’oxyde métallique sur les performances sur la RRCO2 et sur la RRCO deux types de catalyseurs métalliques ont été étudiés. Dans un premier temps, une feuille de cuivre électropoli, un échantillon de cuivre mésoporeux et un échantillon de cuivre mésoporeux dérivé d’oxyde ont été synthétisés, caractérisés puis testés pour la RRCO. Dans un deuxième temps, des échantillons AuxCu(100−x) ont été synthétisés par ablation laser pulsée sous différente pression d’oxygène (0, 2 et 220 mtorr O2) menant ainsi à la formation de catalyseurs bimétalliques AuxCu(100−x) de différents degrés d’oxydation. Ces catalyseurs ont finalement été testés pour la RRCO2.

Abstract

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CO2 is a green house gas thought to be responsible for atmospheric warming. This master thesis relates to the development of new high performance materials to convert CO2 into value added-product such as formate, acetate, alcools and hydrocarbons using electrochemical method. The biggest challenge in electrochemical reduction of CO2 is low performance of the electrocatalysts (i.e., low activity, low selectivity and insufficient stability). Many recent studies reported in the litterature showed the benefits of using oxidederived metal as catalysts, because of their better catalytic properties for electroreduction of CO2. However, the reasons explaining why the oxide-derived metals are better catalysts are still unclear. The aim of this work is to study the impact of the oxide-derived metal on the performance for electrochemical reduction of CO2 and CO. The first step of this work is to study electroreduction of CO on copper catalysts such as electropolished copper, mesoporous copper and oxide-derived mesoporous copper. The second part of this master thesis is focused on the development of AuxCu(100−x) bimetallic catalysts synthetized by pulsed laser deposition under 0, 2 and 220 mtorr O2 and the evaluation of their performance toward CO2 electroreduction.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Guay, Daniel
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: électrocatalyse; réduction du CO; réduction du CO2; cuivre; structure mésoporeuse; catalyseurs Au-Cu; ablation laser pulsée; cuivre dérivé d’oxyde; or dérivé
Centre: Centre Énergie Matériaux Télécommunications
Date de dépôt: 18 sept. 2015 16:05
Dernière modification: 15 mars 2016 20:07
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/2768

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