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    Il nuovo catalizzatore trasforma efficacemente l'anidride carbonica in combustibili e sostanze chimiche utili

    Credito:CC0 Dominio Pubblico

    Poiché i livelli di anidride carbonica atmosferica continuano a salire, gli scienziati stanno cercando nuovi modi per abbattere la CO 2 molecole per produrre utili combustibili a base di carbonio, prodotti chimici e altri prodotti. Ora, un team di ricercatori della Brown University ha trovato un modo per mettere a punto un catalizzatore di rame per produrre idrocarburi complessi, noti come prodotti C2-plus, da CO 2 con notevole efficienza.

    In uno studio pubblicato su Comunicazioni sulla natura , i ricercatori segnalano un catalizzatore in grado di produrre composti C2-plus con un'efficienza faradaica fino al 72% (una misura dell'efficienza con cui l'energia elettrica viene utilizzata per convertire l'anidride carbonica in prodotti di reazione chimica). È molto meglio delle efficienze riportate di altri catalizzatori per le reazioni C2-plus, dicono i ricercatori. E il processo di preparazione può essere scalato fino a un livello industriale abbastanza facilmente, che dà al nuovo catalizzatore potenziale per l'uso in CO . su larga scala 2 sforzi di riciclaggio.

    "Ci sono state segnalazioni in letteratura di tutti i tipi di trattamenti diversi per il rame che potrebbero produrre questi C2-plus con una gamma di diverse efficienze, " ha detto Tayhas Palmore, il professore di ingegneria alla Brown che è stato coautore del documento con il dottorato di ricerca. studente Taehee Kim. "Ciò che Taehee ha fatto è stata una serie di esperimenti per svelare ciò che ciascuna di queste fasi di trattamento stava effettivamente facendo al catalizzatore in termini di reattività, che ha indicato la strada per l'ottimizzazione di un catalizzatore per questi composti multi-carbonio".

    Negli ultimi anni sono stati fatti grandi passi avanti nello sviluppo di catalizzatori di rame che potrebbero produrre molecole a carbonio singolo, dice Palmo. Per esempio, Palmore e il suo team alla Brown hanno recentemente sviluppato un catalizzatore in schiuma di rame in grado di produrre acido formico in modo efficiente, un importante prodotto chimico di base a singolo carbonio. Ma l'interesse è in aumento per le reazioni che possono produrre prodotti C2-plus.

    "In definitiva, tutti cercano di aumentare il numero di carbonio nel prodotto al punto da produrre combustibili e prodotti chimici a più alto tenore di carbonio, " ha detto Palmo.

    C'erano state prove da ricerche precedenti che l'alogenazione del rame, una reazione che ricopre una superficie di rame con atomi di cloro, bromo o iodio in presenza di un potenziale elettrico, potrebbe aumentare la selettività di un catalizzatore dei prodotti C2-plus. Kim ha sperimentato una varietà di diversi metodi di alogenazione, azzerando su quali elementi alogeni e quali potenziali elettrici hanno prodotto catalizzatori con le migliori prestazioni in CO 2 -to-C2-plus reazioni. Ha scoperto che le preparazioni ottimali potrebbero produrre efficienze faradaiche comprese tra il 70,7% e il 72,6%, di gran lunga superiore a qualsiasi altro catalizzatore di rame.

    La ricerca aiuta a rivelare gli attributi che rendono un catalizzatore di rame buono per i prodotti C2-plus. Le preparazioni con le efficienze più elevate presentavano un gran numero di difetti superficiali - minuscole crepe e fessure nella superficie alogenata - che sono fondamentali per le reazioni di accoppiamento carbonio-carbonio. Questi siti di difetto sembrano essere la chiave per l'elevata selettività dei catalizzatori verso l'etilene, un prodotto C2-plus che può essere polimerizzato e utilizzato per produrre plastica.

    In definitiva, un tale catalizzatore aiuterà nel riciclaggio su larga scala di CO 2 . L'idea è di catturare la CO 2 prodotto da impianti industriali come centrali elettriche, produzione di cemento o direttamente dall'aria, e convertirlo in altri composti di carbonio utili. Ciò richiede un catalizzatore efficiente che sia facile da produrre e rigenerare, e abbastanza economico da operare su scala industriale. Questo nuovo catalizzatore è un candidato promettente, dicono i ricercatori.

    "Stavamo lavorando con catalizzatori su scala di laboratorio per i nostri esperimenti, ma potresti produrre un catalizzatore di qualsiasi dimensione usando il metodo sviluppato, " ha detto Palmo.


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