Un estudio pionero revela los pasos clave para convertir el CO2 en valiosos productos químicos
Estos resultados pueden tener importantes implicaciones para la industria química
Un estudio pionero del Departamento de Ciencias de la Interfaz del Instituto Fritz Haber y el Instituto de Investigación Química de Cataluña se ha publicado en la revista Nature Energy. El trabajo, titulado "Key intermediates and Cu active sites forCO2 electroreduction to ethylene and ethanol", aprovecha métodos espectroscópicos avanzados y la teoría para arrojar luz sobre los intrincados procesos que intervienen en la conversión del dióxido de carbono (CO2) en sustancias químicas valiosas como el etileno y el etanol. Esta investigación es muy prometedora para el avance de las prácticas sostenibles en la industria química.
Reducción delCO2: Una vía para obtener sustancias químicas valiosas
La reducción electroquímica delCO2 (CO2RR) es una tecnología prometedora que utiliza electricidad renovable para convertirel CO2 en sustancias químicas de alto valor, cerrando así el ciclo del carbono. El etileno y el etanol, objeto de este estudio, son cruciales para producir plásticos y combustibles respetuosos con el medio ambiente, respectivamente. Sin embargo, los mecanismos exactos y los pasos intermedios que intervienen en esta conversión han permanecido esquivos hasta ahora. La comprensión mecanicista es crucial para diseñar racionalmente los sitios activos, que aquí mostramos que no sólo están presentes en el precatalizador sintetizado, sino que también pueden formarse y evolucionar en el curso de la reacción a través de la interacción con los reactivos y los intermediarios de la reacción.
Hallazgos clave: Visión espectroscópica y apoyo teórico
El equipo de investigación dirigido por el Dr. Arno Bergmann, Prof. Dr. Beatriz Roldán Cuenya y Prof. Dr. Núria López empleó espectroscopia Raman mejorada en superficie (SERS) y teoría funcional de la densidad (DFT) para investigar las especies moleculares en electrocatalizadores de cobre (Cu) y, de este modo, comprender mejor el mecanismo de reacción. Sus resultados revelan que la formación de etileno tiene lugar cuando se forman intermediarios específicos, conocidos como dímeros *OC-CO(H), en sitios de Cu insuficientemente coordinados. Por el contrario, la producción de etanol requiere un entorno de coordinación altamente comprimido y distorsionado de los sitios de Cu, con el intermediario clave *OCHCH2.
Comprender el papel de la morfología superficial
Uno de los descubrimientos fundamentales es el papel de la morfología superficial en el proceso de reacción. El equipo descubrió que los sitios de Cu subcoordinados refuerzan la unión del CO, un paso crucial en el proceso de reducción. Estos sitios de Cu, caracterizados por irregularidades a nivel atómico, se forman probablemente en las condiciones de reacción y hacen que la superficie catalítica sea más eficaz, lo que se traduce en un mejor rendimiento en la producción de etileno y etanol.
Implicaciones para la industria química
Estos hallazgos pueden tener importantes implicaciones para la industria química, sobre todo en la producción de plásticos y combustibles. Al comprender las condiciones específicas y los productos intermedios necesarios para la producción selectiva de etileno y etanol, los investigadores pueden diseñar catalizadores más eficientes y sostenibles. Esto podría conducir a formas más eficaces de utilizar elCO2, reduciendo la huella de carbono de los procesos de fabricación de productos químicos.
Esfuerzo de colaboración
El estudio fue un esfuerzo de colaboración, con el apoyo teórico de un grupo de investigación de España. Esta colaboración permitió realizar una investigación exhaustiva, combinando enfoques experimentales y teóricos para proporcionar una comprensión detallada del proceso dereducción del CO2 .
Conclusión
La investigación llevada a cabo por el Departamento de Ciencias de la Interfaz del Instituto Fritz Haber y el Instituto de Investigación Química de Cataluña representa un importante paso adelante en el campo de la reducción deCO2. Al desvelar los intermediarios clave y los sitios activos implicados en la producción de etileno y etanol, este estudio proporciona una base para desarrollar procesos catalíticos más eficientes y sostenibles. Los hallazgos no sólo hacen avanzar el conocimiento científico, sino que también ofrecen soluciones prácticas para reducir las emisiones deCO2 y promover una producción química sostenible.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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