Questa struttura gerarchica in rame conferisce all'elettrodo di riduzione della CO2 un'idrofobicità sufficiente per costruire un robusto confine a tripla fase gas-liquido-solido. Credito:NIU Zhuangzhuang et al.
L'elettroriduzione dell'anidride carbonica (CO 2 ) per produrre composti multicarbonio a valore aggiunto è un modo efficace per ridurre le emissioni di CO 2 emissione. Però, la bassa solubilità della CO 2 limita ampiamente l'applicazione della tecnologia correlata.
Sebbene l'elettrodo a diffusione di gas (GDE) possa accelerare la velocità di reazione, l'instabilità dei catalizzatori causata dall'allagamento dell'elettrolito ostacola l'ulteriore reazione.
Recentemente, ispirato alle foglie idrofobe della setaria, Il team del Prof. Gao Minrui dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina ha sviluppato un catalizzatore Cu composto da aghi affilati che possiede un alto livello di idrofobicità e stabilità.
Lo studio è stato pubblicato su Giornale della Società Chimica Americana .
La natura non ha mai mancato di essere una fonte di ispirazione per gli scienziati. Questa volta, gli scienziati si sono rivolti alle foglie aghiformi di setaria per migliorare l'idrofobicità del catalizzatore nella reazione di riduzione dell'anidride carbonica (CO 2 RR).
Hanno imitato le strutture taglienti sugli aghi di Cu per assemblare in architetture gerarchiche. Tali architetture, impedendosi efficacemente di bagnarsi proprio come fanno le foglie della setaria, consentire all'interfaccia elettrodo-elettrolita di intrappolare più CO 2 oltre a contribuire alla costruzione di un robusto confine trifase gas-liquido-solido che mitiga le inondazioni.
Rispetto alle particelle di Cu, i dendriti hanno vantaggi che vanno dalla stabilità alla produttività.
L'idrofobicità predominante a causa della sua struttura gerarchica non svanisce in modo apprezzabile dopo 10 minuti di funzionamento elettrochimico. In circostanze ancora più dure, come con una densità di corrente costante di 300 mA cm -2 per 10 ore, la selettività del catalizzatore rimane grosso modo la stessa con leggera perdita.
L'elettrodo Cu gerarchico intrappolerà la CO 2 una volta raggiunta la superficie dell'elettrodo, abbastanza simile alla setaria, effettuare il trasferimento di massa e l'accumulo di CO 2 possibile nell'uso pratico.
Per di più, la selettività del catalizzatore Cu gerarchico supera le particelle Cu. I dendriti Cu possono generare il prodotto target, C 2+ , a una gamma di potenziali applicati tra -0,53 e -0,68 V con C . straordinariamente più notevole 2+ :C 1+ selettività di 15,4 a -0,68 V su particelle di Cu.
"Il catalizzatore Cu gerarchico bioispirato mitiga efficacemente l'inondazione di elettroliti grazie alla sua notevole idrofobicità e migliora ampiamente la produttività di CO 2 RR, " ha detto il prof. Gao.
