A emissão excessiva de gases de efeito estufa, especialmente dióxido de carbono, está elevando rapidamente a temperatura média global. Capturar o dióxido de carbono e convertê-lo em combustíveis e produtos químicos úteis pode ser uma maneira ideal de reduzir a concentração de dióxido de carbono e aliviar esse grave problema ambiental.
Entre as tecnologias promissoras para a conversão de dióxido de carbono está a hidrogenação do dióxido de carbono. O interesse é forte porque o hidrogênio é uma energia verde e sustentável que pode ser produzida continuamente. Ao trabalhar para avançar a tecnologia, vários pesquisadores testaram uma variedade de catalisadores para hidrogenação de dióxido de carbono, mas ainda há desafios na aplicação desses catalisadores em ambientes industriais. Catalisadores baseados em estruturas metal-orgânicas oferecem uma alternativa aos catalisadores tradicionais para essas tecnologias. Assim, a equipe de pesquisadores revisou sistematicamente catalisadores baseados em estruturas metal-orgânicas para hidrogenação seletiva de dióxido de carbono com o objetivo de desenvolver catalisadores que tenham grande potencial em futuras aplicações de hidrogenação de dióxido de carbono.

A equipe publicou suas descobertas na Nano Research .

Capturar dióxido de carbono tornou-se uma maneira importante de aliviar os impactos negativos que tem no meio ambiente. Mas uma vez que o dióxido de carbono é capturado, os pesquisadores enfrentam o desafio do que fazer com o dióxido de carbono capturado, porque no passado não havia usos industriais para um volume tão grande de dióxido de carbono. Sabendo que a hidrogenação natural do carbono produziu fontes de energia fóssil, como petróleo, carvão e gás natural, durante a fotossíntese, os pesquisadores determinaram que a hidrogenação sintética do dióxido de carbono tem um grande potencial como método de reutilização do dióxido de carbono capturado.

Mas encontrar o catalisador certo para usar na hidrogenação do dióxido de carbono tem sido um desafio porque os catalisadores tradicionais exigem uma alta temperatura para converter o dióxido de carbono. Estas duras condições de calor aumentam as emissões de carbono e provocam a rápida sinterização das substâncias ativas. E a atividade catalítica limitada e a seletividade para hidrogenação de dióxido de carbono em catalisadores tradicionais ainda restringem o desenvolvimento no cenário da indústria. Os pesquisadores queriam construir novos catalisadores para hidrogenação de dióxido de carbono com maior desempenho catalítico em condições mais amenas, especialmente para evitar a alta temperatura.

Os pesquisadores voltaram sua atenção para catalisadores baseados em estruturas metal-orgânicas. As estruturas metal-orgânicas, uma classe de materiais cristalinos, podem fornecer uma plataforma ideal para construir novos catalisadores para hidrogenação de dióxido de carbono em condições brandas. As estruturas metal-orgânicas oferecem a vantagem de serem estruturas ajustáveis ​​com poros bem definidos que favorecem a construção de diversos sítios catalíticos. Essas estruturas catalíticas podem ser usadas em diferentes produtos, como monóxido de carbono, metano, ácido fórmico, metanol e C₂₊ produtos. Em sua pesquisa, a equipe realizou uma revisão sistemática detalhada de uma variedade de catalisadores baseados em estruturas metal-orgânicas para uso potencial na hidrogenação seletiva de dióxido de carbono.

Embora muito progresso tenha sido feito no desenvolvimento de catalisadores baseados em estruturas metal-orgânicas, os pesquisadores observam que vários desafios permanecem. Pesquisas mais aprofundadas são necessárias para abordar essas questões. Olhando para futuras pesquisas na área de catalisadores baseados em estruturas metal-orgânicas, os pesquisadores fazem quatro recomendações para possíveis estudos futuros.

Primeiro, eles sugerem que um projeto mais extenso e uma síntese precisa são necessários na construção das estruturas de interface nas estruturas metal-orgânicas. Em seguida, os pesquisadores sugerem que a conversão de dióxido de carbono em baixas temperaturas pode ser melhorada pela introdução de locais funcionais dentro das estruturas metal-orgânicas para auxiliar na ativação do dióxido de carbono. Sua terceira recomendação é que um projeto mais aprofundado de sítios catalíticos dentro das estruturas metal-orgânicas é necessário para reduzir a dependência da seletividade do produto alvo nas propriedades intrínsecas dos metais. Sua recomendação final é desenvolver tecnologias de caracterização in situ de alta pressão, como espectroscopia de absorção de raios X de alta pressão in situ, análise de difração de raios X e espectroscopia Raman, para caracterizar a mudança estrutural dinâmica de catalisadores baseados em estruturas metal-orgânicas durante o carbono hidrogenação de dióxido de carbono a alta pressão.

"Esperamos que nossa discussão sobre catalisadores baseados em estruturas metal-orgânicas para hidrogenação seletiva de dióxido de carbono possa fornecer alguns insights para o desenvolvimento de catalisadores habilitados para alcançar alta atividade, excelente seletividade e boa estabilidade. Acreditamos que catalisadores baseados em estruturas metal-orgânicas têm as grandes perspectivas de desenvolvimento e potencial de aplicação na hidrogenação de dióxido de carbono sob condições amenas no futuro", disse Guodong Li, professor do Centro Nacional de Nanociência e Tecnologia. + Explorar mais

Descoberta de um novo catalisador para hidrogenação de dióxido de carbono altamente ativa e seletiva em metanol