Elektrokemisk reduktion af kuldioxid til ethanol
Kredit:CC0 Public Domain
NUS-forskere har opdaget en ny mekanisme til selektiv elektrokemisk reduktion af kuldioxid (CO 2 ) til ethanol under anvendelse af kobber-sølv (Cu-Ag) kompositkatalysatorer.
Elektrokemisk reduktion af CO 2 til brændstoffer og kemikalier, når den drives af vedvarende elektricitet, er et skridt fremad i at mindske CO2-udledningen. Kobber (Cu) materialer er foretrukne katalysatorer til denne proces, fordi de har de højeste elektrokemiske aktiviteter over for multi-carbon produkter. Imidlertid, deres selektivitet over for ethanol (C 2 H 5 Åh), et værdifuldt brændstof og kemisk råmateriale, er altid lavere end mod ethylen (C 2 H 4 ). Præferencen for produktion af ethylen sammenlignet med ethanol skyldes CO-dimeriseringsmekanismen til fremstilling af C 2 molekyler fra CO 2 , hvor dannelsen af ethylen, som har en lavere energibarriere, foretrækkes frem for ethanol.
Et forskerhold ledet af prof Yeo Boon Siang, Jason fra Institut for Kemi på NUS, i samarbejde med et team ledet af Dr. Federico Calle-Vallejo fra universitetet i Barcelona, har vist, at en tilstrømning af CO-molekyler, leveret af sølv (Ag) co-katalysatorer, aktiverer en ellers låst mekanistisk vej på Cu, som omdanner CO 2 gas til ethanol.
Grafer, der viser, hvordan forøgelsen af produktionen af ethanol (grøn) og ethylen (blå) på kobber-sølv (Cu-Ag) kompositter varierer med forskellige (a) Ag/Cu-forhold og (b) Ag-partikelstørrelser. En femdobbelt forbedring blev observeret for ethanol, mens ethylen ikke var signifikant påvirket. (c) Energiniveaudiagram, der viser CO+CO (rød) og CO+CH (orange) koblingstrin på Cu (111). En lavere barriere er påkrævet for CO+CH-kobling, hvilket gør det mere gunstigt end CO+CO-trinnet. (d) Skema, der viser mekanismen for CO2-reduktion til ethanol på Cu-Ag-kompositter via CO+CH-kobling. Kredit:ACS Catalysis
En serie af Cu-Ag kompositkatalysatorer, fremstillet af en blanding af oxid-afledte Cu nanotråde og Ag-pulvere, blev testet for deres elektrokemiske CO 2 reduktionsaktiviteter. Under CO 2 reduktion, Ag omdanner CO 2 til CO, og disse CO-molekyler migrerer til de aktive Cu-steder for yderligere reduktion til kulbrinter (ethylen) og alkoholer (ethanol). Forskerne varierede Ag/Cu-forholdet og Ag-partikelstørrelserne i kompositterne for at øge CO-tilstrømningen fra Ag til de aktive steder på Cu-materialet. De eksperimentelle resultater viste, at den øgede CO-tilstrømning øgede produktionen af ethanol med op til fem gange, med ringe indflydelse på ethylenproduktionen. Teoretiske simuleringer af reaktionsmekanismen viser, at i stedet for CO+CO-trinnet, som resulterer i ethylendannelse, CO+CH x trin var det dominerende C-C-bindingsdannelsestrin ved Cu-Ag-grænsefladen. Ethanol var det eneste produkt, når reaktionen forløber gennem CO+CH x trin, som viste sig at forekomme på andre aktive steder end dem, der lettede ethylendannelse via CO+CO-trinnet.
Yderligere planer, der udspringer af dette fund fra forskerholdet, omfatter maksimering af de aktive steder gennem katalysatordesign og opskaleret produktion ved hjælp af en højgennemstrømningscellekonfiguration.
Prof Yeo sagde, "Konceptet om, at en tidligere lukket vej kan åbnes af en tilstrømning af mellemprodukter, som vist i dette arbejde, åbner nye muligheder for at afdække nye syntetiske mekanismer, som tidligere kunne være utilgængelige."
Varme artikler
-
Dræber influenzavirus med hjælp fra en frøHydrophylax bahuvistara frø i sit oprindelige miljø i det sydlige Indien. Kredit:Sanil George &Jessica Shartouny Frøslim er fyldt med molekyler, der dræber bakterier og vira, og forskere begynder -
Brug af fager til at opdage nye frostvæskeproteinerBrug af vira (fagdisplay) til at identificere det ene molekyle i en milliard (peptid8), der styrer dannelsen af is. Kredit:University of Warwick Kontrollere, og afbødning af virkningerne af isvæ -
Ultrabright røntgenstråler afslører den molekylære struktur af membraner, der bruges til afsaltn…Qinyi Fu, Francisco J. Medellin-Rodriguez, Nisha Verma, og Benjamin Ocko (fra venstre mod højre) forbereder sig på at montere de membranprøver, der efterligner de membraner, der bruges i omvendt osmos -
3D-elektronmikroskopi afdækker de komplekse tarme i afsaltningsmembranerIntern struktur af den tynde polyamidfilm. Kredit:Enrique Gomez, Penn State Omhyggelig prøveforberedelse, elektron tomografi og kvantitativ analyse af 3D-modeller giver enestående indsigt i den in
- Sådan løses ligninger med absolut værdi
- Hvad er procedurerne for korrekt håndtering af et lysmikroskop?
- NASA finder den tropiske storm Calvinia på vej væk fra Mauritius
- Højt kollimeret jet set fra Den Røde Plads-tåge
- Europæisk telekommunikationsdilemma:Huawei eller motorvejen?
- En ny klasse af antibiotikakandidater til bekæmpelse af superbugs