اصلاح کاتالیزور برای تسریع فرآیند احیای دی‌اکسیدکربن

محققان نشان دادند که با اصلاح سطح یک کاتالیزور با کمک نانوذرات طلا می‌توان احیای دی‌اکسیدکربن را تسریع کرد.

کد خبر: ۱۰۴۹۷۴۱

يکشنبه - ۲۷ آذر ۱۴۰۱ / December 18, 2022

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان نشان دادند که با اصلاح سطح یک کاتالیزور با کمک نانوذرات طلا می‌توان احیاء دی‌اکسیدکربن را تسریع کرد.

احیاء دی اکسید کربن (CO ۲) به مونوکسید کربن (CO) از طریق واکنش الکتروشیمیایی پتانسیل شدیدی برای از بین بردن CO ۲ از جو برای کاهش آلودگی و تولید انرژی جایگزین با مونوکسید کربن به‌عنوان یک ماده دارد.

با این حال، کاتالیزور‌های فعلی مورد استفاده در واکنش احیاء دی اکسید کربن الکتروشیمیایی (CO ۲ RR) کارآمد یا انتخابی نیستند تا CO ۲ RR را به یک راه حل عملی تبدیل کنند. اکنون، تیمی از محققان انستیتوی تحقیقات فوجیان با اصلاح نانوذرات طلا با یک ترکیب ماکروسیکلیک به نام Cucurbit [۶]Uril (CB [۶]) یک ماده ترکیبی مبتنی بر طلا تهیه کرده‌اند که اجازه می‌دهد تا CO ۲ RR کارآمدتر از آنچه قبلاً ممکن بود، انجام شود.

نویسنده مسئول مینا کائو از آزمایشگاه شیمی ساختاری موسسه تحقیقات فوجیان در این مورد گفت: «با این کار، ما امیدوار بودیم که مشکل آلودگی محیط زیست و کمبود انرژی را از طریق تبدیل الکتروشیمیایی دی اکسید کربن به محصولات با ارزش افزوده بالاتر حل کنیم.»

وی افزود: «به منظور تقویت غلظت CO ۲ بر روی سطح کاتالیزورها، ما از ماکرومولکول cucurbit [n]uril استفاده می‌کنیم تا سطح طلا عامل‌دار شود، که ویژگی متمایز کار ما از کار‌هایی است که قبلاً انجام شده است.»

به گفته محققان، طلا در تبدیل CO ۲ به CO نسبت به سایر کاتالیزور‌ها دیگر بسیار فعال است. با این حال، انرژی اتصال هر دو CO ۲ و CO به سطح کاتالیزور طلا با همبستگی مثبت همراه است، که با نیاز CO ۲ RR برای جذب CO ۲ و دفع CO در تناقض است، زیرا دفع CO به دلیل همبستگی مثبت انرژی اتصال آن رخ نمی‌دهد.

محققان با اصلاح CB، سنتز کنترل شده نانوذرات را انجام دادند. CB دارای پورتال‌های منفی و سطح بار مثبت است، که به تنظیم عملکرد کاتالیزوری کمک می‌کند.

محققان هم مورفولوژی و هم ساختار سطح نانوذرات را از طریق میکروسکوپ الکترونی عبوری تأیید کردند. عملکرد ماده هیبریدی مبتنی بر طلا (Au@CB ۶) برای تقویت فعالیت کاتالیزوری CO ۲ RR اثبات شد.

به گفته محققان، عوامل مختلفی در بهبود عملکرد کاتالیزوری نقش دارند. اول، CB [۶]می‌تواند غلظت CO ۲ محلی را در نزدیکی سطح فلز با جمع‌آوری CO ۲ را افزایش دهد، به این معنی که Au@CB [۶]غنی‌سازی CO ۲ را انجام می‌دهد. علاوه‌بر این، اصلاح CB [۶]میل اتصال بین سطح کاتالیزور و CO ۲/CO را اصلاح کرده و امکان بهبود CO ۲ RR را فراهم می‌کند.