Réunion du 24 mai 2006 Etude des mécanismes réactionnels de l’électro-réduction du dioxyde de carbone sur des substrats métalliques en vue de sa transformation en des composés organiques Babette INNOCENT

Partie 1 : Réacteur électrochimique sous pression Sommaire Partie 1 : Réacteur électrochimique sous pression Description du réacteur Validation du système Résultats Partie 2 : Voltammétrie cyclique Description de la cellule Milieu NaOH / HCO3- Milieu NaOH / CO2 Partie 3 : Spectroscopie infrarouge de réflexion in situ Présentation de la technique Quelques résultats Babette INNOCENT – Réunion du 24/05/06

Partie 1 : Réacteur électrochimique sous pression Description ET : Pb (S = 31 ou 6,8 cm²) CE : Ti-Pt (S = 31 cm²) Réf : Ag/AgCl (KCl sat.) Température : 20 °C Pression : P(CO2) = max. 40 bar Babette INNOCENT – Réunion du 24/05/06

Partie 1 : Réacteur électrochimique sous pression Validation du système Conditions opératoires ET : acier inoxydable , S = 1,8 cm² CE : Ti-Pt (S = 31 cm²) Réf : Ag/AgCl (KCl sat.) Solution : H2SO4 1N Appareillage : carte GAMERY PC4/300 Potentiels : [ -0,48 ; 1,6 ] V vs. Réf. Balayage : 10 mV/min Température : 30°C  Système validé selon la norme ASTM G5-94 Babette INNOCENT – Réunion du 24/05/06

Partie 1 : Réacteur électrochimique sous pression Résultat : Milieu PrC – TEACl 0,5 M Paramètre étudié : Dimension de l’électrode de travail Surface de Pb égale à 31 cm² Surface de Pb égale à 6,8 cm² Babette INNOCENT – Réunion du 24/05/06

Partie 1 : Réacteur électrochimique sous pression Résultat : Milieu MeOH – NaClO4 0,5 M Surface de Pb égale à 31 cm² Surface de Pb égale à 6,8 cm² Babette INNOCENT – Réunion du 24/05/06

Partie 1 : Réacteur électrochimique sous pression Résultat : Milieu PrC – TEACl 0,5 M Paramètre étudié : La pression Solution saturée en CO2 seul et en présence de 10, 20, 30 et 40 bar de N2 Concentration fixe en CO2 Aucune influence de la pression en N2 sur la réduction du CO2 Babette INNOCENT – Réunion du 24/05/06

Partie 1 : Réacteur électrochimique sous pression Conclusion Système électrochimique validé Norme ASTM G5-94 Conditions opératoires optimisées SCE > SET => Conditions analytiques meilleures Effet de la pression Aucune influence d’un gaz inerte (N2) sous pression sur la réduction du CO2 Babette INNOCENT – Réunion du 24/05/06

Partie 2 : Voltammétrie cyclique Description Cellule thermostatée : (1) ET : Fil de Pb (2) CE : Plaque de carbone (3) Réf : ECS (4) Pont de Luggin (5) Entrée gaz (N2 , CO2) (6) Bulleur, sortie de gaz (4) (3) (5) (1) (2) (6) Babette INNOCENT – Réunion du 24/05/06

Partie 2 : Voltammétrie cyclique Milieu aqueux : NaOH 0,1 M seul et en présence de CO2 Apparition d’une vague de réduction du CO2 Début à -1,22 V vs ECS Babette INNOCENT – Réunion du 24/05/06

Partie 2 : Voltammétrie cyclique Milieu aqueux : NaOH 0,1 M seul et en présence de KHCO3 1 M Réduction des HCO 3- Commence à -1,21 V vs ECS Babette INNOCENT – Réunion du 24/05/06

Partie 2 : Voltammétrie cyclique Perspectives Etude voltammétrique Milieu non-aqueux : PrC - TEAP Electrolyse avec cellule filtre-presse Milieu NaOH , à potentiel contrôlé ( - 1,6 V vs ECS), avec contrôle du pH Babette INNOCENT – Réunion du 24/05/06

Partie 3 : Spectroscopie infrarouge de réflexion in situ Descriptions et méthodes utilisées Méthode SPAIRS Acquisition de spectres pendant une variation lente du Potentiel de l’électrode de travail (1mV/s) lors du cycle voltammétrique. Méthode SNIFTIRS Acquisition de spectres alors que le potentiel de l’électrode est modulé entre 2 valeurs limites. Babette INNOCENT – Réunion du 24/05/06

Partie 3 : Spectroscopie infrarouge de réflexion in situ Quelques résultats : Méthode SPAIRS Milieu NaOH 0,1 M en présence de CO2 Babette INNOCENT – Réunion du 24/05/06

Partie 3 : Spectroscopie infrarouge de réflexion in situ Quelques résultats : Méthodes SNIFTIRS Milieu NaOH 0,1 M en présence de CO2 [-800 ; -1100] V vs ECS [-900 ; -1200] V vs ECS [-1000 ; -1300] V vs ECS [-1100 ; -1400] V vs ECS [-1200 ; -1500] V vs ECS Babette INNOCENT – Réunion du 24/05/06

Partie 3 : Spectroscopie infrarouge de réflexion in situ Conclusion et perspectives Littérature [1] Trans Cis nCH  1381 – 1470 cm-1 1488 cm-1 CO-COH  1215 – 1366 cm-1 1344 cm-1 COH-CO  1103 – 1203 cm-1 1174 cm-1 [1] Pettersson, M. ; Lundell, J. ; Khriachtchev, L. ; Räsänen, M. ; J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11715-11716 Babette INNOCENT – Réunion du 24/05/06

Partie 3 : Spectroscopie infrarouge de réflexion in situ Conclusion et perspectives Elargir la fenêtre Vérifier si présence d’un pic à 1037 cm-1 ( nCH) Optimiser les paramètres Babette INNOCENT – Réunion du 24/05/06