[ad_1]
(Noticias de Nanowerk) El mundo depende en gran medida de los combustibles fósiles para impulsar su industria y transporte. Estos combustibles fósiles dan como resultado emisiones excesivas de dióxido de carbono que contribuyen al calentamiento global y la acidificación de los océanos. Una forma de reducir esta emisión excesiva y contaminante de dióxido de carbono es electrorreducir el dióxido de carbono en combustibles o productos químicos de valor agregado usando energía renovable. La idea de producir metano con esta tecnología ha despertado mucho interés. Sin embargo, los investigadores han tenido un éxito limitado en el desarrollo de catalizadores eficientes para el metano.
Un equipo de investigación de la Universidad de Soochow ha desarrollado ahora una estrategia simple para producir catalizadores de aleación de cobalto y cobre que ofrecen una excelente actividad de metano y selectividad en la reducción electrocatalítica de dióxido de carbono. Su investigación será publicada en la revista investigación nano («Aleación de Co-Cu de dispersión atómica reconstruida a partir de un marco orgánico de metal para la promoción electroquímica de CO2 metanización»).
En los últimos 10 años, los científicos han logrado avances notables en la expansión de su comprensión de los catalizadores y la aplicación de ese conocimiento a su fabricación. Pero los catalizadores desarrollados no fueron satisfactorios para su uso con metano en términos de selectividad o densidad de corriente. A pesar de los grandes conocimientos que han obtenido los científicos, las estrategias que han intentado para hacer catalizadores para el metano son simplemente demasiado costosas para ser útiles en aplicaciones prácticas.
El equipo de la Universidad de Soochow buscó estructuras metalorgánicas para superar los desafíos anteriores en la construcción de catalizadores para el metano.
«Los marcos organometálicos se han percibido como una categoría única de catalizadores para las reacciones electroquímicas de reducción de dióxido de carbono, ya que proporcionan una plataforma ajustable para cambiar sistemáticamente la coordinación del sitio del metal, regular la capa de Helmholtz y controlar la unión de los intermedios. «, dijo el profesor Yang Peng, Instituto Soochow de Innovaciones en Energía y Materiales, Facultad de Energía, Universidad Soochow. La capa de Helmholtz se refiere al límite o interfaz que ocurre donde un conductor electrónico entra en contacto con un conductor iónico.
![Aleación de Co-Cu hecha de estructura orgánica de metal.](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=61270.php/id61270_1.jpg)
Sin embargo, la estabilidad de las estructuras organometálicas durante el proceso de electrólisis sigue siendo un problema limitante. Por lo tanto, los marcos organometálicos se utilizan a menudo como precursores estructurales para derivar conjuntos de catalizadores más robustos después de la reconstrucción. En su investigación, el equipo aprovechó los centros metálicos distribuidos homogéneamente del marco metalorgánico. Consiguieron aleaciones de cobalto-cobre reducidas electroquímicamente que ofrecen una excelente actividad de metano y selectividad en la reducción electrocatalítica de dióxido de carbono. El equipo utilizó espectroscopia de adsorción de rayos X in situ y espectroscopia infrarroja de reflectancia total atenuada mejorada en la superficie para desarrollar su estrategia.
El estudio del equipo no solo proporciona una estrategia útil para construir catalizadores de reducción de dióxido de carbono electrocatalíticos a través de la reconstrucción electroquímica de estructuras organometálicas bimetálicas, sino que también proporciona información importante sobre el control de las vías de reducción de dióxido de carbono electrocatalítico en cobre mediante el dopaje atómico de metales de transición 3D. Estos metales de transición 3D son los elementos que bajan en la tabla periódica. 22adiós 29Cu (titanio a cobre).
Mediante la modulación de la concentración de dopaje de cobalto, el equipo logró una notable eficiencia de Faradaic del 60 % para el metano a una alta densidad de corriente operativa.
«El mensaje clave que queremos transmitir en este trabajo es que al dopar atómicamente el cobre con otros metales de transición 3D, incluso en una pequeña cantidad, la energía y la vía de reducción electrocatalítica del dióxido de carbono se pueden modular de forma controlada», dijo Peng.
Como próximo paso, el equipo quiere lograr una mejor estabilidad. Para ello, están probando el sistema catalítico en una unidad de membrana-electrodo. «Nuestro objetivo final es lograr la productividad y la estabilidad de la producción de metano a escala industrial y realizar el uso imaginativo del dióxido de carbono de una manera respetuosa con el medio ambiente», dijo Peng.
[ad_2]