Un número creciente de científicos está buscando formas rápidas y rentables de convertir el gas de dióxido de carbono en productos químicos y combustibles valiosos.
Ahora, un equipo internacional de investigadores ha revelado un nuevo enfoque que utiliza una serie de reacciones catalíticas para reducir electroquímicamente el dióxido de carbono a metano, el ingrediente principal en el gas natural, eliminando un paso intermedio que generalmente se necesita en el proceso de reducción.
"Queremos suministrar electricidad renovable y tomar dióxido de carbono de la atmósfera y convertirlo en otra cosa en un solo paso", dijo Bingjun Xu, profesor asistente de ingeniería química y biomolecular de la Universidad de Delaware. "Esta es una contribución clave paraesta visión "
Los resultados del equipo fueron publicados en la revista Comunicaciones de la naturaleza el 26 de julio de 2019. Dos de los autores del estudio tienen su base en UD: Xu y el asociado postdoctoral Xiaoxia Chang. Otro autor del estudio, Qi Lu de la Universidad de Tsinghua en China, fue anteriormente un asociado postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecularen UD.
Los autores del artículo también incluyen a Haochen Zhen de la Universidad de Tsinghua, Jingguang Chen de la Universidad de Columbia, William Goddard III del Instituto de Tecnología de California y Mu-Jeng Cheng de la Universidad Nacional Cheng Kung en Taiwán.
Un sistema de una olla
Para convertir el dióxido de carbono en combustibles valiosos, debe comenzar con una superficie hecha de cobre, el metal famoso por su uso en centavos y cableado eléctrico. El cobre puede usarse para reducir el dióxido de carbono en monóxido de carbono, que luego puede ser mástransformado en sustancias como el metano. Este proceso es relativamente simple, pero requiere dos reactores y costosos pasos de separación y purificación.
El equipo de investigación utilizó cálculos y experimentos para diseñar un sistema de catálisis de un recipiente. Agregue dióxido de carbono y se producirán una serie de reacciones químicas sin la necesidad de detenerse y agregar más productos químicos.
Para hacer esto, el equipo agregó a las superficies de cobre superficies especiales de plata nanoestructuradas, que fueron desarrolladas por Lu cuando era un asociado postdoctoral en la UD de 2012 a 2015. La porción de plata atrae moléculas de monóxido de carbono, que luego migran hacia elporción de cobre y reducir a metano. El sistema produce una mayor concentración de metano que los sistemas de cobre solamente.
"En este trabajo, la novedad principal es combinar estos dos en una configuración para que puedan ocurrir varios pasos de reacción en un sistema", dijo Xu. "Modificamos sistemáticamente la composición, la relación plata-cobre en la estructura. Esas son claves para la selectividad y la capacidad de combinar las reacciones ".
Los intentos anteriores de combinar cobre con metales preciosos de esta manera han fallado, pero el grupo desarrolló un tipo especial de estructura de electrodos que permitió el sistema. La investigación fue el resultado de un esfuerzo de colaboración con grupos de investigación que contribuyeron con espectroscopía, computación y estudiosde la reactividad de los materiales.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Delaware . Original escrito por Julie Stewart. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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