Un electrocatalizador monoatómico en tándem realiza la reducción de CO2 a etanol

Estrategia prometedora para mitigar las emisiones de dióxido de carbono

20.11.2023

La reacción electroquímica de reducción de CO2 (CO2RR) en combustibles basados en carbono proporciona una estrategia prometedora para mitigar la emisión deCO2 y promueve la utilización de energías renovables.

Los productos líquidos Cn (n≥2) son deseables por sus altas densidades energéticas y su facilidad de almacenamiento. Sin embargo, la manipulación de la vía de acoplamiento C-C sigue siendo un reto debido a la limitada comprensión mecanicista.

Recientemente, un grupo de investigación dirigido por los Profs. ZHANG Tao y HUANG Yanqiang del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia China de Ciencias (CAS) ha desarrollado un electrocatalizador en tándem basado en Sn (SnS2@Sn1-O3G), que podría producir etanol de forma reproducible con una eficiencia faradáica de hasta el 82,5% a -0,9VRHE y una densidad de corriente geométrica de 17,8 ^mA/cm2. El estudio se publicó en Nature Energy el 30 de octubre.

Los investigadores fabricaron el SnS2@Sn1-O3G mediante una reacción solvotérmica de SnBr2 y tiourea sobre una espuma tridimensional de carbono. El electrocatalizador estaba compuesto por nanoplanchas de SnS2 y átomos de Sn atómicamente dispersos (Sn1-O3G).

El estudio mecanístico demostró que este Sn1-O3G podía adsorber respectivamente los intermediarios *CHO y *CO(OH), promoviendo así la formación de enlaces C-C a través de una vía de acoplamiento formil-bicarbonato sin precedentes.

Además, utilizando reactivos marcados isotópicamente, los investigadores trazaron la ruta de los átomos de C en el producto final C2 formado sobre el catalizador de Sn1-O3G. Este análisis sugirió que el C de metilo del producto procede del ácido fórmico, mientras que el C de metileno procedía del CO2.

"Nuestro estudio proporciona una plataforma alternativa para la formación de enlaces C-C para la síntesis de etanol y ofrece una estrategia para manipular las vías de reducción del CO2 hacia los productos deseados", afirmó el profesor HUANG.

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Publicación original

Jie Ding, Hong Bin Yang, Xue-Lu Ma, Song Liu, Wei Liu, Qing Mao, Yanqiang Huang, Jun Li, Tao Zhang, Bin Liu; "A tin-based tandem electrocatalyst for CO2 reduction to ethanol with 80% selectivity"; Nature Energy, 2023-10-30

https://www.quimica.es/noticias/1182069/un-electrocatalizador-monoatomico-en-tandem-realiza-la-reduccion-de-co2-a-etanol.html