Recentemente, La tecnologia di conversione elettrochimica (e-chemical), che converte l'anidride carbonica in composti ad alto valore aggiunto utilizzando elettricità rinnovabile, ha attirato l'attenzione della ricerca come tecnologia di utilizzo della cattura del carbonio (CCU). Questa tecnologia di risorse di carbonio verde impiega reazioni elettrochimiche utilizzando anidride carbonica e acqua come unica materia prima chimica per sintetizzare vari composti, invece dei tradizionali combustibili fossili. CO . elettrochimica ₂ la conversione può produrre molecole importanti e di valore aggiunto nell'industria petrolchimica come il monossido di carbonio e l'etilene. Etilene, indicato come il "riso dell'industria, 'è ampiamente utilizzato per produrre vari prodotti chimici e polimeri, ma è più difficile produrre da CO . elettrochimica ₂ riduzione. La mancanza di comprensione del percorso di reazione attraverso il quale l'anidride carbonica viene convertita in etilene ha limitato lo sviluppo di sistemi catalitici ad alte prestazioni e l'avanzamento della sua applicazione per produrre sostanze chimiche più preziose.

Per superare questo limite, un team di ricerca nazionale in Corea del Sud ha fatto un passo avanti svelando un intermedio chiave che innesca il percorso nella reazione di produzione di etilene. La dott.ssa Yun-Jeong Hwang e il suo team presso il Centro di ricerca sull'energia pulita del Korea Institute of Science and Technology (KIST) hanno annunciato di aver osservato con successo gli intermedi chiave adsorbiti sulla superficie di un catalizzatore a base di rame durante la CO elettrochimica ₂ riduzione della produzione di etilene e ne ha analizzato il comportamento in tempo reale. Questa ricerca è stata condotta in collaborazione con il professor Woo-Yul Kim e il suo team presso il Dipartimento di ingegneria chimica e biologica, Università femminile di Sookmyung, con il supporto del progetto di sviluppo della tecnologia di risposta ai cambiamenti climatici (Next Generation Carbon Upcycling Project Group, guidato da Ki-Won Jun).

È stato riportato che i catalizzatori a base di rame possono promuovere la conversione dell'anidride carbonica per sintetizzare non solo monossido di carbonio o acido formico relativamente semplice, ma anche composti multi-carbonio come etilene ed etanolo. Tuttavia, lo sviluppo della tecnologia di controllo per la sintesi selettiva di composti ad alto valore aggiunto è stato limitato a causa dell'assenza di informazioni sui principali intermedi e percorsi della reazione di formazione del legame carbonio-carbonio.

Attraverso la spettroscopia infrarossa, il team di ricerca ha osservato l'intermedio responsabile della formazione dell'intermedio etilenico (OCCO) e quello responsabile della produzione di metano (CHO). L'intermedio è un dimero di monossido di carbonio formato durante la reazione di conversione dell'anidride carbonica sulla superficie del catalizzatore di nanoparticelle di rame. Di conseguenza, monossido di carbonio e l'intermedio etilenico (OCCO) sono stati prodotti contemporaneamente, considerando che l'intermedio del metanolo (CHO) è stato prodotto relativamente più lentamente degli altri due intermedi, suggerendo la possibilità di migliorare ulteriormente la selettività della formazione di composti sulla superficie del catalizzatore controllando il percorso di reazione.

Inoltre, idrossido di rame (Cu(OH) ₂ ) il nanofilo è stato proposto come un promettente catalizzatore che mostra prestazioni eccellenti verso la produzione di etilene accelerando la formazione di legami carbonio-carbonio. Il team di ricerca ha scoperto che c'erano più siti catalitici su cui il monossido di carbonio può essere adsorbito sulla superficie del catalizzatore derivato dall'idrossido di rame e che il monossido di carbonio adsorbito su un sito specifico forma rapidamente un intermedio attraverso la formazione di legami carbonio-carbonio. Si prevede che ulteriori ricerche su questo intermedio contribuiranno in modo significativo all'identificazione dei siti attivi per la reazione di formazione del legame carbonio-carbonio, che è stato oggetto di dibattito.

"Il successo di questo studio è significativo in quanto ha presentato una direzione chiave per la ricerca di base relativa alla fotosintesi artificiale che è stata inesplorata in Corea, attraverso un'indagine congiunta dell'istituto di ricerca e dell'università, " ha detto il Dr. Yun-Jeong Hwang di KIST. "In base a questo, saremo in grado di contribuire in modo significativo alla crescita della tecnologia di conversione delle risorse di carbonio di prossima generazione basata sull'energia sostenibile in risposta ai cambiamenti climatici".