Aperçus mécanistes sur la formation d'hydroxyacétone, d'acétone et de 1,2-propanediol à partir de la réduction électrochimique du CO2 sur cuivre

Les études portant sur le mécanisme de la réduction électrochimique du CO2 (CO2 RR) visent à ouvrir des opportunités pour optimiser les paramètres de réaction en vue de la synthèse sélective de produits désirés. Cependant, les voies de réaction pour la synthèse de composés C3, en particulier pour les composés mineurs, restent partiellement comprises. Dans cette étude, nous avons examiné la voie de formation de l'hydroxyacétone, de l'acétone et du 1,2-propanediol à travers la CO2 RR, qui sont des produits mineurs nécessitant de longs temps d'électrolyse pour être détectés. Notre mécanisme de réaction proposé est basé sur une investigation systématique de la réduction de plusieurs groupes fonctionnels sur une électrode en Cu, y compris les aldéhydes, les cétones, les cétonealdéhydes, les alcools, les hydroxycarbonyles et les hydroxydicarbonyles, ainsi que sur le couplage entre le CO et un di-carbonyle C2 (glyoxal) ou un hydroxycarbonyle C2 (glycolaldéhyde). Cette étude nous a permis de dériver les principes fondamentaux de la réduction des groupes fonctionnels sur des électrodes en Cu. Nos résultats suggèrent que la formation d'éthanol ne suit pas la voie glyoxal, comme suggéré auparavant, mais se produit probablement via le couplage de CH3* et de CO. Pour les composés C3, nos résultats suggèrent que le 1,2-propanediol et l'acétone suivent la voie de l'hydroxyacétone lors de la CO2 RR. L'hydroxyacétone se forme probablement par le couplage de CO et d'un intermédiaire C2-hydroxycarbonyle, tel qu'un composé de type glycolaldéhyde, comme confirmé par l'ajout de glycolaldéhyde à la solution saturée en CO2. Cette découverte est cohérente avec la distribution des produits de la CO2 RR, car la formation de glycolaldéhyde pendant la CO2 RR est limitée, ce qui à son tour limite la production d'hydroxyacétone. Notre étude contribue à une meilleure compréhension du mécanisme réactionnel pour la synthèse d'hydroxyacétone, d'acétone et de 1,2-propanediol à partir de la CO2 RR et donne des aperçus sur ces composés intéressants qui peuvent être formés électrochimiquement.