Reazione di riduzione dell'anidride carbonica (CO ₂ RR) utilizza elettricità rinnovabile per convertire l'anidride carbonica e l'acqua in combustibili e prodotti chimici, che è considerato un modo efficace per realizzare contemporaneamente il riciclaggio del carbonio e lo stoccaggio di energia rinnovabile.

La conversione elettrocatalitica dell'anidride carbonica in idrocarburi comporta un processo di reazione di riduzione multielettronica, affrontare problemi come percorsi di conversione complessi e difficoltà nel controllo della selettività.

Un gruppo di ricerca guidato dal prof. Wang Guoxiong e dal prof. Bao Xinhe del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze ha migliorato la CO ₂ elettroriduzione a metano con catalizzatore tandem cobalto ftalocianina (CoPc) e zinco-azoto-carbonio (Zn-N-C).

Hanno raggiunto un'elevata attività di CH ₄ produzione in CO ₂ RR su un catalizzatore non a base di rame, e ha fornito una nuova strategia per la riduzione elettrocatalitica dell'anidride carbonica in idrocarburi.

Questo lavoro è stato pubblicato in Angewandte Chemie Edizione Internazionale il 4 settembre.

Rispetto al solo CoPc o Zn-N-C, il rapporto del tasso di metano/monossido di carbonio di questo catalizzatore in tandem CoPc e Zn-N-C è stato aumentato di oltre 100 volte.

I calcoli della teoria del funzionale della densità e i risultati sperimentali comparativi hanno mostrato che l'anidride carbonica è stata prima ridotta a monossido di carbonio sul CoPc, e poi il monossido di carbonio si è diffuso sullo Zn-N-C ed è stato ulteriormente convertito in metano.

Questa strategia catalitica in tandem ha convertito l'anidride carbonica in metano e ha scomposto il processo in reazioni elettrocatalitiche in tandem in due siti attivi. In questo sistema catalitico in tandem, CoPc ha fornito monossido di carbonio per trattenere l'idrogeno adsorbito sull'azoto adiacente nel sito Zn-N, aumentando così il tasso di produzione di metano.