Se publica en la revista un importante estudio del Departamento de Ciencia de Interfaces del Instituto Fritz Haber y del Instituto de Investigaciones Químicas de Cataluña Energía de la naturaleza. La investigación aprovecha la teoría y los métodos espectroscópicos avanzados para arrojar luz sobre los complejos procesos implicados en la conversión de dióxido de carbono (CO).2En sustancias químicas valiosas como el etileno y el etanol. Esta investigación es muy prometedora para promover prácticas sostenibles en la industria química.
CO2 Reducción: camino hacia sustancias químicas valiosas
Reducción electroquímica de CO2 (CO2RR) es una tecnología prometedora que utiliza electricidad renovable para reemplazar el CO.2 en productos químicos de alto valor, cerrando efectivamente el ciclo del carbono. El etileno y el etanol, el foco de este estudio, son importantes para producir plásticos y combustibles respetuosos con el medio ambiente, respectivamente. Sin embargo, los mecanismos precisos y los pasos intermedios involucrados en esta transformación no han quedado claros hasta ahora. La comprensión mecanicista a priori es esencial para diseñar racionalmente sitios activos, que aquí mostramos que están presentes no solo en los precatalizadores sintetizados, sino que también se pueden crear y desarrollar a través de interacciones con reactivos y reacciones. Intermedios
Hallazgos clave: conocimientos espectroscópicos y respaldo teórico
El equipo de investigación dirigido por el líder del grupo, el Dr. Arno Bergmann, la Prof. Dra. Beatriz Roldán Cunha y la Prof. Dra. Noria López, utilizó espectroscopía Raman mejorada en superficie (SERS) y teoría funcional de la densidad (DFT) para investigar las especies moleculares. sobre electrocatalizadores de cobre (Cu) y así obtener información sobre el mecanismo de reacción. Sus resultados muestran que la formación de etileno ocurre cuando intermedios específicos, conocidos como dímeros *OC-CO(H), se forman en sitios de Cu menos coordinados. Por el contrario, la producción de etanol requiere un entorno de coordinación altamente comprimido y distorsionado de los sitios de Cu, con el intermediario clave *OCHCH2.
Comprender el papel de la morfología de la superficie.
Un descubrimiento importante es el papel de la morfología de la superficie en el proceso de reacción. El equipo descubrió que los sitios de Cu menos coordinados fortalecen la unión de CO, un paso crítico en el proceso de reducción. Es probable que estos sitios de Cu, caracterizados por irregularidades en la superficie atómica, se formen en condiciones de reacción y hagan que la superficie del catalizador sea más efectiva, lo que conduce a una mayor eficiencia en la producción de etileno y etanol.
Estos resultados tienen implicaciones importantes para la industria química, especialmente en la producción de plásticos y combustibles. Al comprender las condiciones específicas y los intermediarios necesarios para la producción selectiva de etileno y etanol, los investigadores pueden diseñar catalizadores más eficientes y sostenibles. Esto puede conducir a formas más eficientes de utilizar CO.2Reducir la huella de carbono de los procesos de fabricación de productos químicos.
Este estudio fue un esfuerzo colaborativo con el apoyo teórico de un grupo de investigación en España. Esta asociación permitió una investigación exhaustiva que combina enfoques experimentales y teóricos para proporcionar una comprensión detallada del CO.2 proceso de reducción.
La investigación llevada a cabo por el Instituto Fritz Haber y el Departamento de Ciencia de Interfaces del Instituto de Investigaciones Químicas de Cataluña supone un paso importante en el campo del CO.2 Al revelar los intermediarios clave y los sitios activos involucrados en la producción de etileno y etanol reducidos, este estudio proporciona una base para desarrollar procesos catalíticos más eficientes y sostenibles. Los resultados no solo avanzan el conocimiento científico sino que también ofrecen soluciones prácticas para reducir el CO.2 Promoción de las emisiones y la producción química sostenible.
