Novo catalisador para fotoeletrorredução altamente seletiva de dióxido de carbono a etanol

17 de março de 2023

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por Li Yuan, Academia Chinesa de Ciências

A fotossíntese artificial (AP), usando a luz solar para produzir produtos químicos valiosos e combustíveis a partir do dióxido de carbono (CO2), é uma estratégia promissora para alcançar o armazenamento de energia solar, bem como o ciclo negativo do carbono.

No entanto, a fotossíntese artificial é bastante complexa e envolve várias etapas sequenciais e paralelas. Além disso, os produtos C1 termodinamicamente favoráveis ​​podem ser produzidos a partir de vários intermediários AP, tornando desafiador produzir seletivamente produtos químicos alvo contendo ligações CC.

Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelos Profs. Chen Wei e Wei Wei, do Instituto de Pesquisa Avançada de Xangai (SARI) da Academia Chinesa de Ciências, desenvolveram novos catalisadores de grafeno/carboneto de silício (SiC) para eficiente fotoeletroredução de CO2 em etanol (C2H5OH).

Os resultados foram publicados na Angewandte Chemie International Edition.

O catalisador composto proposto, que compreende substrato de SiC, camada interfacial (IL) e camada de grafeno de poucas camadas, pode ajudar a obter o controle preciso de intermediários ativos para acoplamento CC.

Uma estrutura IL ótima permite que os elétrons fotogerados do substrato SiC sejam facilmente transferidos para os locais ativos na camada de grafeno. Os intermediários da reação podem então ser formados e estabilizados de forma eficiente devido à sua forte adsorção nos sítios ativos e à alta densidade de elétrons da superfície do grafeno.

Os pesquisadores descobriram que a formação de CH3OH foi amplamente suprimida em favor do acoplamento CC. O C2H5OH foi, portanto, gerado exclusivamente com uma seletividade de >99% e uma taxa de conversão de CO2 de 17,1mmol gcat-1h-1 sob irradiação solar simulada com um pequeno viés (-50 mV de viés vs. Ag/AgCl) e condições ambientais.

Assim, o desempenho fotoeletrocatalítico do catalisador ideal na produção de produtos C2 a partir de CO2 foi pelo menos duas ordens de grandeza superior aos dos catalisadores AP de última geração.

Mais Informações: Guanghui Feng et al, Highly Selective Photoelectroreduction of Carbon Dioxide to Ethanol over Graphene/Silicon Carbide Composites, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI: 10.1002/anie.202218664

Informações do jornal:Edição Internacional de Química Aplicada

Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências