Omdannelse af kuldioxid til methanol

NUS-kemikere har udviklet en højeffektiv nanostruktureret katalysator baseret på zink og sølv, der kan omdanne kuldioxid, et miljøforurenende stof og en drivhusgas, til methanol til brug som kemisk råmateriale og brændstof.

Den elektrokatalytiske reduktion af kuldioxid ved hjælp af vedvarende elektricitet og en passende katalysator er en lovende grøn fremstillingsmetode til bæredygtig fremstilling af kemikalier og brændstoffer. Methanol er et af de mest værdifulde produkter, der kan genereres fra denne proces. Ud over dets brug som brændstof, det bruges også som en kemisk byggesten til at producere mere komplekse kemikalier såsom eddikesyre. Mens den kemiske struktur for methanol kan være enkel, dens omdannelseseffektivitet fra kuldioxid er dårlig.

Et forskerhold ledet af prof Yeo Boon Siang, Jason, fra Institut for Kemi, NUS i samarbejde med Dr. Federico Calle-Vallejo fra University of Barcelona, Spanien har opdaget, at zinkdendritter aflejres på sølvskum (kaldet PD-Zn/Ag-skum), kan bruges som katalysator til at omdanne kuldioxid til methanol med høj effektivitet. Zink- og sølvmetaller i sig selv, og deres legeringer, er mere effektive til at omdanne kuldioxid til kulilte. Imidlertid, ved at mønstre dem på nanometerskalaen, deres funktionalitet som katalysator kan forbedres. Det resulterende PD-Zn/Ag-skum er i stand til at producere methanol med en faradaisk effektivitet og strømtæthed, der når så højt som 10,5% og -2,7mA/cm ² , henholdsvis. Dette repræsenterer en tidobling i forhold til konventionelle zink-sølv-katalysatorer. Ved hjælp af eksperimentelle resultater og teoretiske beregninger, de katalytisk aktive steder blev identificeret som værende spændte zinkdendritter aflejret på sølvbærematerialet. Disse aktive steder binder sig stærkt til kuliltemellemprodukter, hvilket igen letter deres omdannelse til methanol.

Prof Yeo sagde, "Dette arbejde illustrerer, at nanostrukturerede bimetalliske systemer kan øge både aktiviteten og selektiviteten af ​​den katalytiske carbondioxidreduktionsreaktion. Forskningsresultatet kan udnyttes til at designe og syntetisere katalysatorer med forbedret funktionalitet."

Med udgangspunkt i forskningsresultaterne fra deres arbejde, forskerholdet planlægger at udvikle katalysatorer med højere methanolomdannelseseffektivitet.