_ Micromediile decorate cu alcali ajută catalizatorii cu un singur atom în hidrogenarea CO₂

16:37 2024-04-22 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Micromediile decorate cu alcali ajută la Cu catalizatori cu un singur atom în hidrogenarea CO₂

De la apariția revoluției industriale, acumularea de dioxid de carbon (CO2) în atmosfera Pământului a ridicat preocupări semnificative de mediu și climat. Ca răspuns la această provocare presantă, conversia CO2 în substanțe chimice și/sau combustibili prin hidrogenare directă a apărut ca o strategie larg recunoscută și imperativă pentru atenuarea atât a emisiilor de CO2, cât și a consumului de combustibili fosili.

Printre gama. dintre catalizatorii investigați pentru hidrogenarea CO2, catalizatorii pe bază de cupru (Cu) au atras o atenție tot mai mare pentru potențialul lor promițător în producerea de metanol. Cu toate acestea, în ciuda activității catalitice promițătoare prezentate de catalizatorii pe bază de Cu, aplicarea lor practică în hidrogenarea CO2 se confruntă cu o dificultate semnificativă care decurge din tendințele intrinseci de reducere și agregare ale centrilor activi pe bază de Cu, în special la temperaturile ridicate de funcționare.

Această tendință de reducere și agregare ar putea avea ca rezultat particule de Cu mai mari, diminuând, în consecință, activitatea de hidrogenare a CO2 și conducând la generarea de produse secundare de CO nedorite. Ca urmare, acest lucru reprezintă un impediment considerabil pentru atingerea simultană a activității catalitice ridicate dorite și a selectivității metanolului, care sunt benefice pentru aplicații industriale la scară largă.

Pentru a aborda aceste provocări, echipa de cercetare condusă de profesorul Hai -Long Jiang de la Universitatea de Știință și Tehnologie din China (USTC) a propus o strategie nouă care vizează imobilizarea și stabilizarea site-urilor de Cu cu un singur atom într-un catalizator pe bază de cadru metal-organic prin crearea micromediului decorat Na+ în imediata apropiere. Lucrarea este publicată în revista National Science Review.

Prin investigații cuprinzătoare de calcul experimentale și teoretice, aceștia au descoperit importanța micromediului decorat cu Na+ din jurul site-urilor cu un singur atom. Acest micromediu joacă un rol crucial în menținerea dispersiei atomice a situsurilor de Cu în timpul procesului de hidrogenare a CO2, chiar și la temperaturi ridicate care ajung până la 275°C, prin interacțiunea electrostatică dintre speciile Na+ și Hδ-.

Acest lucru. efectul excepțional de stabilizare al siturilor de Cu cu un singur atom a înzestrat catalizatorul cu activitate excelentă de hidrogenare a CO2 (306 g·kgcat-1·h-1), selectivitate ridicată la metanol (93%) și stabilitate pe termen lung, depășind cu mult omologul său. lipsită de prezența Na+.

Această lucrare nu numai că avansează dezvoltarea catalizatorilor pe bază de Cu pentru hidrogenarea selectivă a CO2 la metanol, dar introduce și o strategie eficientă pentru fabricarea de situsuri stabile cu un singur atom în cataliză avansată prin crearea micromedii decorate cu alcali în imediata apropiere.

(Fluierul)