Crédito:Arán-Ais et al.
A energia elétrica derivada de fontes renováveis pode ser usada para reorganizar as ligações de dióxido de carbono (CO 2 ) e moléculas de água em hidrocarbonetos complexos, que pode então ser queimado para produzir nova energia e CO 2 , em última análise, possibilitando um ciclo do carbono. O cobre é um material catalítico que se mostrou promissor para viabilizar este processo e facilitar o CO 2 reação de eletrredução (CO 2 RR).
Dois elementos-chave ao tentar entender os parâmetros que controlam o CO 2 A reação RR é uma estrutura de superfície bem definida e uma composição de material conhecida. Estudos teóricos e experimentais anteriores mostraram que a via de acoplamento C-C para a geração de etileno é favorecida na superfície de Cu (100).
Mais recentemente, pesquisadores notaram o papel catalítico chave desempenhado pelo Cu δ + e oxigênio subterrâneo para a produção de hidrocarbonetos C2-C3 e álcool. Contudo, estabilizar o cobre nas condições necessárias para o CO 2 reação de eletrredução (CO 2 RR) a ocorrer até agora provou ser muito desafiador.
Pesquisadores do Instituto Fritz-Haber, parte da Max-Plank Society em Berlim, realizaram um estudo com o objetivo de estabilizar o Cu (I), cobre no estado de oxidação 1+, a fim de compreender melhor o seu papel no CO 2 Reação RR. Em um artigo recente, publicado em Nature Energy , eles relataram uma maior eficiência na produção de etanol usando cobre, obtido ajustando a estrutura e o estado de oxidação dos catalisadores de Cu (I).
"Até aqui, a estabilização de espécies de Cu (I) sob CO 2 condições de redução provaram ser muito difíceis, "Beatriz Roldan Cuenya, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse TechXplore. "O objetivo principal do nosso estudo foi ser capaz de gerar espécies de Cu (I) e estabilizá-las transitoriamente em uma superfície bem definida, para então estudar seu impacto sobre o CO 2 Seletividade do produto RR. "
Em seu estudo, Roldan Cuenya e seus colegas ajustaram a estrutura e o estado de oxidação dos catalisadores de cobre usando uma técnica conhecida como eletrólise pulsada. Esta técnica permitiu-lhes projetar uma sequência potencial pulsada, que permitiu o ajuste simultâneo da estrutura da superfície e da composição dos catalisadores de Cu durante o CO 2 Reação RR.
Os pesquisadores monitoraram as mudanças na estrutura do catalisador, bem como o estado químico de sua superfície. Em última análise, isso levou a novas descobertas interessantes sobre os mecanismos através dos quais os catalisadores de cobre permitem a geração de hidrocarbonetos através do CO 2 Reação RR.
"Nossos resultados sugerem que a combinação de (100) domínios, sites com defeito, e superfície de cobre 2 O é a melhor configuração para melhorar o CO 2 Via de reação RR levando a C 2+ produtos, "Roldan Cuenya explicou." Em particular, uma maior seletividade do etanol pode estar ligada à coexistência de Cu (I) e Cu 0 espécies, enquanto o rendimento do etileno foi dominado pelo comprimento dos terraços de Cu (100). "
O estudo recente realizado por esta equipe de pesquisadores reuniu novas descobertas interessantes que lançam alguma luz sobre o papel dos catalisadores de cobre na facilitação da conversão eletroquímica de CO. 2 . No futuro, a técnica usada por Roldan Cuenya e seus colegas pode ser usada para ajustar interfaces eletroquímicas com estruturas e composições de superfície restritas, para que possam ser usados para produzir seletivamente C 2 produtos.
"Em nossos próximos estudos, gostaria de explorar o efeito da regeneração contínua de espécies de Cu (I) em outras orientações de superfície e, finalmente, aplicar este protocolo pulsado a outros sistemas nanoparticulados visando aplicações mais práticas em eletrolisadores reais, "Roldan Cuenya disse.
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