O design exclusivo do nanocluster de cobre aumenta a seletividade na redução de CO₂

Embora o humilde cobre (Cu) possa não ostentar o fascínio do ouro ou da prata, a sua notável versatilidade torna-o inestimável em pesquisas de ponta. Um esforço colaborativo de cientistas da Universidade de Tohoku, da Universidade de Ciências de Tóquio e da Universidade de Adelaide revelou um método para aumentar a seletividade e a sustentabilidade do CO eletroquímico.₂ processos de redução.

Ao projetar as superfícies de nanoaglomerados de Cu (NCs) em nível atômico, a equipe abriu novas possibilidades para tecnologias de conversão de carbono eficientes e ecologicamente corretas. Este avanço não só mostra o potencial transformador do Cu na química sustentável, mas também destaca o impacto crítico da colaboração world na abordagem de desafios urgentes como as emissões de carbono.

Os resultados foram publicado no diário Pequeno em 4 de dezembro de 2024.

CO eletroquímico₂ reações de redução (CO₂RR) têm atraído atenção significativa nos últimos anos pelo seu potencial para transformar o excesso de CO atmosférico₂ em produtos valiosos. Entre os vários nanocatalisadores estudados, os NCs surgiram como destaque devido às suas vantagens distintas sobre nanopartículas maiores.

Dentro desta família, os NCs de Cu têm se mostrado muito promissores, oferecendo formação de produtos variáveis, alta atividade catalítica e sustentabilidade. Apesar destas vantagens, alcançar controle preciso a seletividade dos produtos em escala industrial continua sendo um desafio. Como resultado, a pesquisa atual está intensamente focada no refinamento dessas propriedades para desbloquear todo o potencial dos NCs de Cu para CO sustentável.₂ conversão.

“Para alcançar esse avanço, nossa equipe teve que modificar os NCs em escala atômica”, explica o professor Yuichi Negishi, da Universidade de Tohoku, “No entanto, é muito desafiador, uma vez que a geometria dos NCs dependia fortemente das peças precisas que precisávamos alterar. . Foi como tentar mover um pilar de sustentação de um edifício.”

Eles sintetizaram com sucesso dois Cu₁₄ NCs com arquiteturas estruturais idênticas, alterando os ligantes tiolato (PET: 2-feniletanotiolato; CHT: ciclohexanotiolato) em suas superfícies. Superar esta limitação exigiu o desenvolvimento de uma estratégia de redução cuidadosamente controlada, que permitiu a criação de dois NCs estruturalmente idênticos com ligantes distintos – um avanço significativo no projeto de NC.

No entanto, a equipe observou variações na estabilidade desses NCs, atribuídas a diferenças nas interações entre clusters. Estas disparidades desempenham um papel essential na definição da sustentabilidade destes NCs durante aplicações catalíticas.

Embora estes NCs compartilhem geometrias quase idênticas derivadas de dois ligantes tiolatos diferentes, eles demonstram seletividade de produto marcadamente diferente quando sua atividade catalítica para CO₂ redução foi testada. Essas variações impactam a eficiência geral e a seletividade do CO₂RR.

Negishi conclui: “Essas descobertas são fundamentais para o avanço do projeto de NCs de Cu que combinam estabilidade com alta seletividade, abrindo caminho para CO eletroquímico mais eficiente e confiável₂ tecnologias de redução.”