Yeni Yöntem Kirliliğe Altın Çözüm Mü?
Karbon dioksitin (CO2) elektrokimyasal reaksiyonlar yoluyla karbon monoksite (CO) dönüştürülmesi, CO2'yi atmosferden uzaklaştırarak ve ayrıca CO bir bileşen olarak kullanılabileceği için alternatif bir enerji kaynağı sağlayarak kirlilik seviyelerini azaltma potansiyeline sahiptir. Ancak bu reaksiyonlarda halihazırda kullanılan katalizörler, bu işlemi pratik bir çözüm haline getirecek kadar verimli veya seçici değildir. Çin Bilimler Akademisi maddenin yapısı üzerine araştırmalar yapan Fujian Enstitüsü'nden bir araştırmacı ekibi, altın nanoparçacıklarını kabakgil[6]uril (CB[6]) adı verilen makrosiklik bir bileşikle modifiye ederek altın bazlı bir hibrit malzeme geliştirdi. Bu, daha önce mümkün olandan daha verimli CO2RR'ye izin verir.
Fujian Araştırma Enstitüsü, Devlet Yapısal Kimya Laboratuvarı'ndan yetkili Minna Cao, "Bu çalışmayla, karbon dioksitin elektrokimyasal olarak katma değerli ürünlere dönüştürülmesi yoluyla çevre kirliliği ve enerji kıtlığı sorununu çözmeyi umduk" dedi. Maddenin yapısı için Çin Bilimler Akademisi ve Çin Bilimler Akademisi Üniversitesi de "Katalizörlerin yüzeyindeki yerel CO2 konsantrasyonunu artırmak için, çalışmamızın daha önce yapılanlardan ayırt edici özelliği olan altın yüzeyini işlevselleştirmek için makromolekül cucurbit [n]uril kullanıyoruz." dedi. Araştırmacılara göre altının, diğer katalizörlere göre CO2'yi CO'ya dönüştürmede oldukça aktif olduğu biliniyor. Bununla birlikte, hem CO2 hem de CO'nun altın katalizör yüzeyine bağlanma enerjisi, pozitif korelasyona sahiptir ve bu, CO2RR'de CO2 adsorpsiyonu ve CO desorpsiyonu ihtiyacıyla çelişir, çünkü CO desorpsiyonu, bağlanma enerjisinin pozitif korelasyonu nedeniyle gerçekleşmez. Araştırmacılar, CB [6]'yi modifiye ederek kontrollü bir nanoparçacık sentezi oluşturdular. CB [6] negatif yüklü portallara ve pozitif yüklü yüzeylere sahiptir, bu da CB [6] ile metal arasındaki elektronik etkileşimin katalitik performansı düzenlemesine katkıda bulunmaya yardımcı olur.
Araştırmacılara göre, gelişmiş katalitik performansa birçok faktör katkıda bulunuyor. İlk olarak, CB [6], CO2 toplayarak metal yüzeye yakın yerel CO2 konsantrasyonunu artırabilir, bu da Au@CB'nin [6] ayarlanabilir veya ayarlanabilir CO2 zenginleştirmesine sahip olduğu anlamına gelir. Ek olarak, CB [6]'nın modifikasyonu, katalizör yüzeyi ve CO2/CO arasındaki bağlanma afinitesinin daha önce belirtilen ölçeklendirme ilişkilerini kırarak geliştirilmiş CO2RR'ye izin verir. Ayrıca, CO2RR'nin daha önce altın yüzey katalizörleri ile etkinliğinin sınırlı olmasının bir nedeni, CO2'nin sulu elektrolitlerde düşük çözünürlüğe sahip olmasıdır; bu, araştırmacıların elektrokatalitik reaksiyonu düzenli hale getirmek için belirli türleri seçici olarak adsorbe etmek için makrosiklin oldukça spesifik bağlama kuvvetini kullanarak çözdüğü bir sorundur.
Yetkili Cao, "Sonuçlar, CB [6]'nın CO2'yi toplayabildiğini ve metal arayüz yakınında artan yerel CO2 konsantrasyonuna öncülük edebildiğini ve ayrıca gelişmiş CO2RR performansının baskın nedenleri olan CO desorpsiyonunu desteklediğini gösterdi. Katalizörlerin yüzeyini değiştirmek için sert makrosiklik cucurbit[n]uril'i kullanmak, elektrokatalitik performansı artırmak için umut verici bir yoldur." dedi. Araştırmacılar, CO2RR'nin verimliliğini daha da artırmak için katalizörü değiştirmeye devam etmeyi planlıyor.
Ayrıca Cao, bir sonraki adımda, karbon dioksitin elektrokimyasal olarak katma değerli ürünlere indirgenmesine yönelik katalitik performansı daha da artırmak için kabakgil [n]uril varlığında altın katalizörün şeklini ve boyutunu ayarlamayı umduklarını dile getirdi.
Makale: link.springer.com