Uma molécula de água aumenta o poder catalítico de uma molécula à base de cobalto para converter dióxido de carbono em um produto químico valioso

Uma equipe de pesquisadores, incluindo cientistas do Laboratório Nacional de Brookhaven do Departamento de Energia (DOE) e da Universidade de Yale, descobriu como uma molécula de água auxilia uma molécula à base de cobalto na conversão de dióxido de carbono em monóxido de carbono, um componente versátil para vários produtos, como plásticos e combustíveis. O estudo sugere que o ajuste fino do ambiente em torno de um catalisador poderia tornar as reações catalíticas mais eficientes e ecologicamente corretas.

O dióxido de carbono é um gás com efeito de estufa que contribui para as alterações climáticas. A conversão de CO2 em produtos úteis poderia mitigar o seu impacto ambiental e, ao mesmo tempo, produzir recursos valiosos. No entanto, o desenvolvimento de catalisadores eficientes para conduzir esta reação de conversão continua a ser um desafio significativo.

A equipe de pesquisa se concentrou em uma molécula à base de cobalto conhecida como complexo de cobalto porfirina. Eles usaram uma combinação de técnicas de espectroscopia de raios X e nêutrons na National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) e no Center for Functional Nanomaterias (CFN), ambas instalações de usuários do DOE Office of Science localizadas no Brookhaven Lab, bem como cálculos teóricos , para investigar como a presença de uma molécula de água afeta a atividade catalítica do complexo cobalto porfirina.

Suas descobertas revelaram que a molécula de água aumenta significativamente o poder catalítico da molécula, facilitando a formação e estabilização de um intermediário crucial na via de reação. Este intermediário, que contém dióxido de carbono e um próton da molécula de água, é essencial para converter dióxido de carbono em monóxido de carbono.

A pesquisa fornece informações valiosas sobre como o ambiente local ao redor de um catalisador pode influenciar sua atividade catalítica. Ao projetar cuidadosamente o ambiente do catalisador, é possível aumentar a eficiência catalítica e a seletividade para converter o dióxido de carbono em produtos desejados, levando potencialmente a processos químicos mais ecológicos e sustentáveis ​​no futuro.

O estudo, intitulado "Redução eletroquímica de CO2 assistida por água em CO mediada por um complexo de porfirina de cobalto", foi publicado na revista Angewandte Chemie International Edition.