Eletrocatalisador tandem de átomo único realiza redução de CO2 em etanol
Formação da ligação C – C através de uma via de acoplamento formil-bicarbonato (com um intermediário chave 4). Perfis de energia de reação e as estruturas intermediárias correspondentes (0 a 7) para a formação de etanol via CO2 RR no Sn1 -Catalisador O3G. Crédito:Energia da Natureza (2023). DOI:10.1038/s41560-023-01389-3 O CO eletroquímico2 reação de redução (CO2 RR) em combustíveis à base de carbono fornece uma estratégia promissora para mitigar o CO2 emissões e promove a utilização de energias renováveis.
O Cn (n≥2) produtos líquidos são desejáveis devido às suas altas densidades energéticas e facilidade de armazenamento. No entanto, a manipulação da via de acoplamento C – C continua a ser um desafio devido à compreensão mecanicista limitada.
Recentemente, um grupo de pesquisa liderado pelos Profs. Zhang Tao e Huang Yanqiang do Instituto de Física Química de Dalian (DICP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) desenvolveram um eletrocatalisador tandem baseado em Sn (SnS2 @Sn1 -O3G), que poderia produzir etanol de forma reprodutível com uma eficiência Faradaica de até 82,5% a -0,9 VRHE e uma densidade geométrica de corrente de 17,8 mA/cm
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O estudo foi publicado na Nature Energy em 30 de outubro.
Os pesquisadores fabricaram o SnS2 @Sn1 -O3G através da reação solvotérmica de SnBr2 e tioureia numa espuma de carbono tridimensional. O eletrocatalisador compreendia SnS2 nanofolhas e átomos de Sn atomicamente dispersos (Sn1 -O3G).
Um estudo mecanístico mostrou que este Sn1 -O3G poderia adsorver respectivamente os intermediários *CHO e *CO(OH), promovendo assim a formação de ligações C – C através de uma via de acoplamento formil-bicarbonato sem precedentes.
Além disso, usando reagentes marcados isotopicamente, os pesquisadores traçaram o caminho dos átomos de C no C2 final. produto formado sobre o catalisador de Sn1 -O3G. Esta análise sugeriu que o metil C no produto vem do ácido fórmico, enquanto o metileno C era do CO2 .
"Nosso estudo fornece uma plataforma alternativa para a formação de ligações C-C para a síntese de etanol e oferece uma estratégia para manipular CO2 caminhos de redução para produtos desejados", disse o Prof. Huang.
Mais informações: Jie Ding et al, Um eletrocatalisador tandem à base de estanho para redução de CO2 em etanol com seletividade de 80%, Nature Energy (2023). DOI:10.1038/s41560-023-01389-3 Informações do diário: Energia da Natureza
