Desde el advenimiento de la revolución industrial, la acumulación de dióxido de carbono (CO2 ) en la atmósfera terrestre ha suscitado importantes preocupaciones medioambientales y climáticas. Como respuesta a este desafío apremiante, la conversión de CO2 en productos químicos y/o combustibles a través de la hidrogenación directa se ha convertido en una estrategia imperativa y ampliamente reconocida para mitigar tanto el CO2 emisiones y consumo de combustibles fósiles.
Entre la variedad de catalizadores investigados para el CO2 Para la hidrogenación, los catalizadores a base de cobre (Cu) han atraído cada vez más atención por su potencial prometedor en la producción de metanol. Sin embargo, a pesar de la prometedora actividad catalítica exhibida por los catalizadores basados en Cu, su aplicación práctica en CO2 La hidrogenación enfrenta una dificultad significativa que surge de las tendencias intrínsecas de reducción y agregación de los centros activos basados en Cu, particularmente a las elevadas temperaturas de funcionamiento.
Esta propensión a la reducción y agregación podría potencialmente dar como resultado partículas de Cu más grandes, disminuyendo en consecuencia la cantidad de CO2. actividad de hidrogenación y que conduce a la generación de subproductos de CO no deseados. Como resultado, esto representa un impedimento considerable para lograr simultáneamente la alta actividad catalítica y selectividad de metanol deseadas, que son beneficiosas para aplicaciones industriales a gran escala.
Para abordar estos desafíos, el equipo de investigación dirigido por el profesor Hai-Long Jiang de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) ha propuesto una estrategia novedosa destinada a inmovilizar y estabilizar sitios de Cu de un solo átomo dentro de una estructura organometálica basada en catalizador creando el Na + Microambiente decorado muy cerca. El trabajo se publica en la revista National Science Review. .
A través de exhaustivas investigaciones de cálculo experimental y teórico, han descubierto la importancia del Na + -microambiente decorado alrededor de los sitios de Cu de un solo átomo. Este microambiente juega un papel crucial en el mantenimiento de la dispersión atómica de los sitios de Cu durante la producción de CO2. Proceso de hidrogenación, incluso a altas temperaturas que alcanzan hasta 275°C, mediante la interacción electrostática entre Na + y H δ- especie.
Este excepcional efecto de estabilización de los sitios de Cu de un solo átomo ha dotado al catalizador con una excelente concentración de CO2. actividad de hidrogenación (306 g·kgcat -1 ·h -1 ), alta selectividad al metanol (93%) y estabilidad a largo plazo, superando ampliamente a su homólogo sin presencia de Na + . .
Este trabajo no sólo avanza en el desarrollo de catalizadores basados en Cu para CO2 selectivo hidrogenación a metanol, sino que también introduce una estrategia eficaz para fabricar sitios estables de un solo átomo en catálisis avanzada mediante la creación de microambientes decorados con álcalis en estrecha proximidad.
Más información: Li-Li Ling et al, promovieron la hidrogenación de CO2 a metanol sobre sitios de Cu de un solo átomo con un microambiente decorado con Na+, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwae114
Proporcionado por Science China Press
