(Sinistra) Schema che mostra la produzione di metanolo mediante riduzione elettrocatalitica di anidride carbonica utilizzando il catalizzatore schiumogeno PD-Zn/Ag. (Destra) Immagine al microscopio elettronico a scansione della superficie del catalizzatore in schiuma PD-Zn/Ag. Le zone con “buchi” sono la schiuma d'argento mentre le altre parti mostrano i dendriti di zinco adagiati su di essa. Credito:Università Nazionale di Singapore
I chimici NUS hanno sviluppato un catalizzatore nanostrutturato altamente efficiente a base di zinco e argento in grado di convertire l'anidride carbonica, un inquinante ambientale e gas serra, al metanolo per l'uso come materia prima chimica e combustibile.
La riduzione elettrocatalitica dell'anidride carbonica utilizzando elettricità rinnovabile e un catalizzatore appropriato è un metodo di produzione verde promettente per produrre sostanze chimiche e combustibili in modo sostenibile. Il metanolo è uno dei prodotti più preziosi che possono essere generati da questo processo. Oltre al suo uso come combustibile, è anche impiegato come elemento costitutivo chimico per produrre sostanze chimiche più complesse come l'acido acetico. Sebbene la struttura chimica del metanolo possa essere semplice, la sua efficienza di conversione dall'anidride carbonica è scarsa.
Un gruppo di ricerca guidato dal Prof Yeo Boon Siang, Giasone, del Dipartimento di Chimica, NUS in collaborazione con il Dott. Federico Calle-Vallejo dell'Università di Barcellona, La Spagna ha scoperto che i dendriti di zinco si depositano sulla schiuma d'argento (denominata schiuma PD-Zn/Ag), può essere utilizzato come catalizzatore per convertire l'anidride carbonica in metanolo con alta efficienza. Zinco e argento da soli, e loro leghe, sono più efficaci per convertire l'anidride carbonica in monossido di carbonio. Però, modellandoli su scala nanometrica, la loro funzionalità come catalizzatore può essere migliorata. La schiuma PD-Zn/Ag risultante è in grado di produrre metanolo con un'efficienza faradaica e una densità di corrente che raggiungono il 10,5% e -2,7 mA/cm 2 , rispettivamente. Ciò rappresenta un aumento di dieci volte rispetto ai catalizzatori zinco-argento convenzionali. Utilizzando risultati sperimentali e calcoli teorici, i siti cataliticamente attivi sono stati identificati come dendriti di zinco deformati depositati sul materiale di supporto d'argento. Questi siti attivi si legano fortemente agli intermedi del monossido di carbonio, che a loro volta facilitano la loro conversione in metanolo.
Il professor Yeo ha detto, "Questo lavoro illustra che i sistemi bimetallici nanostrutturati possono migliorare sia l'attività che la selettività della reazione catalitica di riduzione dell'anidride carbonica. Il risultato della ricerca può essere sfruttato per progettare e sintetizzare catalizzatori con funzionalità migliorata".
Basandosi sui risultati della ricerca del loro lavoro, il team di ricerca prevede di sviluppare catalizzatori con una maggiore efficienza di conversione del metanolo.
