Investigadores de la Universidad de Tsukuba y la Universidad de Osaka encuentran que un recubrimiento de polímero puede transportar de manera efectiva moléculas de CO2 a un catalizador metálico. acelerando así la formación de sus productos y ofreciendo posibles estrategias de reciclaje de gases de efecto invernadero. Crédito:Universidad de Tsukuba
Está bien establecido que la acumulación de gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono (CO 2 ), en la atmósfera contribuye al cambio climático. Por lo tanto, CO 2 la captura y el reciclaje son vitales para mitigar los efectos ambientales perjudiciales y abordar la crisis climática. Recientemente, investigadores de Japón diseñaron un catalizador de metal recubierto de polímero que acelera el CO 2 conversión y ofrece conocimientos sobre energía verde.
En un estudio publicado en Catálisis ACS , investigadores de la Universidad de Tsukuba describen catalizadores de estaño poroso (Sn) recubiertos con polietilenglicol (PEG) y muestran cómo este polímero facilita el CO 2 transformación en un combustible útil a base de carbono.
Varios polímeros pueden capturar CO 2 moléculas, y los catalizadores de Sn son conocidos por reducir el CO 2 a otras moléculas, como formato (HCOO-), que se puede reutilizar para alimentar pilas de combustible.
"Estábamos interesados en combinar estas capacidades en un único sistema catalítico que pudiera depurar CO 2 de su entorno y reciclarlo en formato, "dice el líder del grupo de investigación, Profesor Yoshikazu Ito. "Sin embargo, es difícil obtener solo el producto deseado, formato a una alta tasa de producción y con alto rendimiento, así que tuvimos que ajustar el diseño del catalizador ". La tasa de producción de formiato de Sn revestido con PEG era 24 veces mayor que la de un electrodo de placa de Sn convencional, y no se detectaron subproductos (> 99% de rendimiento de formiato). Para entender este CO mejorado 2 -reacción de reducción, los investigadores fabricaron un catalizador de Sn recubierto con otro CO 2 -polímero capturador (polietilenimina; PEI) cuya estructura interactúa de manera diferente con el CO entrante 2 . El Sn revestido con PEG todavía superó al Sn revestido con PEI, y considerando las características químicas de estos polímeros, los autores propusieron que PEI celebró el CO 2 moléculas demasiado apretadas, mientras que PEG logró un equilibrio clave al capturar y luego liberar CO 2 al núcleo catalítico de Sn.
"El modelado de esta reacción mediante cálculos teóricos confirmó la favorabilidad del transporte de CO de PEG 2 al centro Sn y explicó la producción acelerada de formiato, "explica el estudiante de doctorado, Samuel Jeong. "Sin embargo, queríamos aclarar aún más el PEG-CO 2 interacciones ".
Cálculos más detallados revelaron que si bien la ausencia de polímero limita el CO del catalizador de Sn 2 -capacidad de captura, una capa excesivamente densa de PEG inhibe el CO 2 transferir a la superficie del metal, disminuyendo así la producción de formiato. Por lo tanto, una capa completa pero relativamente escasa de PEG es óptima para canalizar CO 2 a Sn, mientras se mantiene un CO 2 -ambiente rico y prevención de la liberación de subproductos.
El mantra "reduce, reutilizar, reciclar "ya no se refiere únicamente a los plásticos de un solo uso. La sencilla técnica de recubrimiento con catalizador informada por Ito y sus colaboradores se puede utilizar para desarrollar sistemas que reciclen CO de manera eficiente 2 en compuestos útiles, como formiato, que puede alimentar dispositivos de pila de combustible que proporcionan electricidad ecológica.
