Nuovo catalizzatore per la fotoelettroriduzione altamente selettiva del biossido di carbonio in etanolo

17 marzo 2023

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di Li Yuan, Accademia Cinese delle Scienze

La fotosintesi artificiale (AP), che utilizza la luce solare per produrre preziose sostanze chimiche e combustibili dal biossido di carbonio (CO2), è una strategia promettente per ottenere lo stoccaggio dell’energia solare e il ciclo del carbonio negativo.

Tuttavia, la fotosintesi artificiale è piuttosto complessa e prevede più passaggi sequenziali e paralleli. Inoltre, i prodotti C1 termodinamicamente favorevoli possono essere ottenuti da più intermedi AP, rendendo difficile la produzione selettiva di sostanze chimiche target contenenti legami CC.

Recentemente, un gruppo di ricerca guidato dai Proff. Chen Wei e Wei Wei dello Shanghai Advanced Research Institute (SARI) dell'Accademia cinese delle scienze hanno sviluppato nuovi catalizzatori di grafene/carburo di silicio (SiC) per un'efficiente fotoelettroriduzione della CO2 in etanolo (C2H5OH).

I risultati sono stati pubblicati in Angewandte Chemie International Edition.

Il catalizzatore composito proposto, che comprende substrato SiC, strato interfacciale (IL) e strato superiore di grafene a pochi strati, può aiutare a ottenere il controllo preciso degli intermedi attivi per l'accoppiamento CC.

Una struttura IL ottimale consente agli elettroni fotogenerati dal substrato SiC di essere facilmente trasferiti ai siti attivi sullo strato superiore di grafene. Gli intermedi di reazione possono quindi essere formati e stabilizzati in modo efficiente grazie al loro forte adsorbimento nei siti attivi e all'elevata densità elettronica della superficie del grafene.

I ricercatori hanno scoperto che la formazione di CH3OH veniva in gran parte soppressa a favore dell’accoppiamento CC. C2H5OH è stato quindi generato esclusivamente con una selettività >99% e un tasso di conversione di CO2 di 17,1 mmol gcat-1h-1 sotto irradiazione solare simulata con un piccolo bias (-50 mV bias rispetto ad Ag/AgCl) e condizioni ambientali.

Pertanto, le prestazioni fotoelettrocatalitiche del catalizzatore ottimale nella produzione di prodotti C2 dalla CO2 erano almeno due ordini di grandezza superiori a quelle dei catalizzatori AP all'avanguardia.

Maggiori informazioni: Guanghui Feng et al, Fotoelettroriduzione altamente selettiva dell'anidride carbonica in etanolo su compositi di grafene/carburo di silicio, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI: 10.1002/anie.202218664

Informazioni sul diario:Edizione internazionale di chimica applicata

Fornito dall'Accademia Cinese delle Scienze