Pesquisadores da Universidade de Michigan desenvolveram um material catalisador conhecido como ftalocianina de cobalto, que converte dióxido de carbono – um fator significativo das mudanças climáticas – em combustíveis renováveis, como o metanol.



Publicado na revista ACS Catalysis , Os pesquisadores da UM estudaram o uso da ftalocianina de cobalto como catalisador para converter dióxido de carbono em metanol por meio de múltiplas etapas de reação. A primeira etapa converte dióxido de carbono (CO₂ ) em monóxido de carbono (CO) e a segunda etapa converte o CO em metanol.

Esta abordagem apresenta um método sustentável para reduzir as emissões de gases com efeito de estufa, ao mesmo tempo que oferece um caminho para a produção de energia limpa.

Os cientistas há muito tentam encontrar uma maneira de converter quimicamente o CO₂ em combustíveis como o metanol. O metanol poderia potencialmente ser usado para alimentar veículos de uma forma mais ecológica.

Embora a conversão de CO₂ ao metanol foi industrializado, alcançar essa transformação em larga escala através de processos eletroquímicos provou ser um desafio significativo.

"Nossa abordagem é única porque somos capazes de reunir e unir todo esse conhecimento que cada área tem sobre o mesmo problema. Temos cientistas e engenheiros em uma equipe, fazendo brainstorming e reunindo insights para projetar e compreender o sistema da melhor maneira possível ”, disse o co-autor Kevin Rivera-Cruz, que recentemente recebeu um doutorado em química pela U-M.

A ftalocianina de cobalto atua como um gancho molecular para CO₂ ou moléculas de CO. O arranjo dessas moléculas em torno do metal cobalto (a geometria) é crucial porque determina a força de ligação de cada molécula de gás. O problema, descobriram eles, é que a ftalocianina de cobalto se liga muito mais fortemente ao CO₂ moléculas do que às moléculas de CO. Por causa disso, uma vez que o CO é produzido na primeira etapa, o CO é substituído por outro CO₂ molécula antes que possa ser posteriormente convertida em metanol.

Usando modelagem computacional avançada, os pesquisadores calcularam que a ftalocianina de cobalto se liga ao CO₂ mais de três vezes mais firmemente do que se liga ao monóxido de carbono. Eles também confirmaram isso através de experimentos medindo as taxas de reação ao variar as quantidades de CO₂ e companhia.

Os pesquisadores mostraram que a diferença na afinidade de ligação tem a ver com a forma como os elétrons do catalisador interagem com o CO₂ e moléculas de CO. Para resolver esse problema, os pesquisadores sugerem redesenhar o catalisador de ftalocianina de cobalto para fortalecer a forma como ele interage com o CO e diminuir a força com que se liga ao CO₂ .

A resolução deste obstáculo poderia abrir caminho para o uso de catalisadores como a ftalocianina de cobalto para converter eficientemente CO₂ resíduos em metanol combustível em grande escala.

Mais informações: Libo Yao et al, CO eletroquímico₂ Redução ao Metanol pela Ftalocianina de Cobalto:Quantificando CO₂ e forças de ligação de CO e sua influência na produção de metanol, catálise ACS (2023). DOI:10.1021/acscatal.3c04957
Informações do diário: Catálise ACS

Fornecido pela Universidade de Michigan