Los investigadores informan que se producen pequeñas cantidades de moléculas útiles, como los hidrocarburos, cuando el dióxido de carbono y el agua reaccionan en presencia de luz y un catalizador de nanopartículas de plata. Su estudio de validación, hecho posible mediante el uso de una técnica analítica de alta resolución,- podría allanar el camino para el CO 2 -tecnologías de reducción que permiten la producción a escala industrial de combustibles renovables a base de carbono.
El estudio, dirigido por el profesor de química Prashant Jain de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, analiza la actividad química en la superficie de los catalizadores de nanopartículas de plata bajo luz visible y utiliza isótopos de carbono para rastrear el origen y la producción de estas reacciones químicas previamente no detectadas.se publican en la revista Comunicaciones de la naturaleza.
conversión de CO impulsada por la luz solar 2 y el agua en compuestos multicarbonos densos en energía es una tecnología viable para la generación de energía renovable y la fabricación de productos químicos. Debido a esto, los investigadores han estado en la búsqueda de catalizadores sintéticos que faciliten el CO a gran escala 2 reducción a moléculas de múltiples carbonos, informa el estudio.
"Las reacciones químicas catalíticas a nivel industrial generalmente se prueban y optimizan sobre la base del perfil de volumen de los productos finales", dijo Jain. "Pero hay especies químicas que se forman en las etapas intermedias de tales reacciones, en la superficie delcatalizadores, que pueden ser demasiado escasos para detectar y medir con métodos convencionales, pero son significantes fundamentales de cómo funciona un catalizador ".
En el laboratorio, el equipo de Jain usó un espectroscopio Raman especialmente equipado para detectar e identificar moléculas individuales formadas en la superficie de nanopartículas de plata individuales. Al aislar una sola nanopartícula en la que progresan las reacciones químicas, los investigadores pueden usar un láser altamente enfocado paraexcitar las moléculas que se forman en la superficie del catalizador para crear una señal espectral que identifica las moléculas formadas en pasos discretos y elementales del proceso químico general.
"Me gusta pensar en este trabajo en términos de una historia", dijo Jain. "Hay un tema general en una historia, que es la reducción de CO 2 . Los personajes principales son CO 2 , H2O, nanopartículas de plata, monóxido de carbono e iones de hidrógeno, por ejemplo. Pero también hay algunos personajes menores pero muy interesantes como el butanol, el acetato y el ácido oxálico que ayudan a contar la historia de fondo de los personajes principales. Y, a veces, ellos personajes secundarios son mucho más interesantes que los principales ".
A veces, los personajes secundarios pueden venir con algunos jugadores no deseados, dijo Jain. Para asegurarse de que las moléculas intermedias basadas en carbono que los investigadores detectaron sean el resultado del CO 2 proceso de reducción y no contaminación, usaron CO 2 que contiene solo el isótopo de carbono 13, que constituye solo el 1,1% del carbono en la Tierra.
"El uso de carbono 13 para rastrear las vías de reacción nos permitió confirmar que los hidrocarburos medidos estaban allí como resultado del CO 2 lo agregamos intencionalmente en el recipiente de reacción, y no lo introdujimos accidentalmente a través de la contaminación de las nanopartículas de plata o más tarde durante el proceso de análisis ", dijo Jain. El carbono 13 es raro, así que si lo detectamos en nuestros productos de reacción,sabríamos que fue el resultado de la conversión de CO impulsada por la luz 2 y formación de enlaces CC ".
La escala de formación de moléculas de múltiples carbonos mediante el uso de catalizadores de nanopartículas de plata sigue siendo muy pequeña en esta etapa de la investigación, dijo Jain. Sin embargo, los investigadores pueden concentrarse en desarrollar catalizadores sintéticos mejorados y escalar para la producción industrial, ahora que la promesa de la luz-se ha revelado la recolección de nanopartículas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Oficina de noticias . Original escrito por Lois Yoksoulian. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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