Подробная архитектура двух разных Cu14 НК, защищенные двумя разными тиолами, которые были исследованы в этом исследовании. Эти НК демонстрируют различные межкластерные взаимодействия, которые определяют их стабильность и селективность реакции по отношению к электрохимическому CO.2 реакция восстановления. Кредит: Маленький (2024). DOI: 10.1002/sml.202409910
Хотя скромная медь (Cu) не может похвастаться привлекательностью золота или серебра, ее замечательная универсальность делает ее неоценимой в передовых исследованиях. Совместные усилия ученых из Университета Тохоку, Токийского научного университета и Университета Аделаиды представили метод повышения селективности и устойчивости электрохимического CO.2 восстановительные процессы.
Создавая поверхности нанокластеров меди (НК) на атомном уровне, команда открыла новые возможности для эффективных и экологически чистых технологий конверсии углерода. Этот прорыв не только демонстрирует преобразующий потенциал Cu в устойчивой химии, но также подчеркивает решающее влияние глобального сотрудничества в решении таких насущных проблем, как выбросы углерода.
Результаты были опубликовано в журнале Маленький 4 декабря 2024 г.
Электрохимический CO2 реакции восстановления (CO2RR) в последние годы привлекли значительное внимание из-за своего потенциала по преобразованию избытка CO в атмосфере.2 в ценную продукцию. Среди различных изученных нанокатализаторов НК выделяются из-за их явных преимуществ перед более крупными наночастицами.
В этом семействе NC Cu показали большие перспективы, предлагая образование разнообразных продуктов, высокую каталитическую активность и устойчивость. Несмотря на эти преимущества, достижение точного контроля над селективностью продукта в промышленном масштабе остается сложной задачей. В результате текущие исследования сосредоточены на совершенствовании этих свойств, чтобы раскрыть весь потенциал Cu NC для устойчивого выбросов CO.2 конверсия.
«Чтобы добиться этого прорыва, нашей команде пришлось модифицировать NC на атомном уровне», — объясняет профессор Юичи Негиси из Университета Тохоку. «Однако это очень сложно, поскольку геометрия NC сильно зависела от точных деталей, которые нам нужно было изменить. .Это было похоже на попытку сдвинуть опорную колонну здания».
Представление фарадеевской эффективности CO2 Продукты восстановления различных образцов Cu NC при -1,2 В по сравнению с обратимым водородным электродом (а) продукт, собранный после первых 2 часов реакции, и (б) продукт, собранный после 16 часов реакции, отражают устойчивость селективности продуктов. Кредит: Маленький (2024). DOI: 10.1002/sml.202409910
Они успешно синтезировали два Cu14 НК с идентичной структурной архитектурой за счет изменения тиолатных лигандов (ПЭТ: 2-фенилэтантиолат; ЦГТ: циклогексантиолат) на их поверхности. Преодоление этого ограничения потребовало разработки тщательно контролируемой стратегии восстановления, которая позволила создать два структурно идентичных НК с разными лигандами — значительный шаг вперед в дизайне НК.
Однако команда наблюдала различия в стабильности этих НК, связанные с различиями в межкластерных взаимодействиях. Эти различия играют решающую роль в формировании устойчивости этих НК во время каталитических применений.
Хотя эти НК имеют почти идентичную геометрию, полученную из двух разных тиолатных лигандов, они демонстрируют заметно разную селективность к продукту, когда их каталитическая активность в отношении CO2 снижение было протестировано. Эти различия влияют на общую эффективность и селективность CO.2РР.
Негиши заключает: «Эти результаты имеют решающее значение для продвижения разработки Cu NC, которые сочетают стабильность с высокой селективностью, открывая путь к более эффективному и надежному электрохимическому CO.2 технологии сокращения».
Дополнительная информация:
Ямато Шингёчи и др., Лиганд-зависимые внутрикластерные взаимодействия в электрохимическом CO2 Сокращение с использованием Cu14 Нанокластеры, Маленький (2024). DOI: 10.1002/sml.202409910
Цитирование: Уникальная конструкция нанокластеров меди повышает селективность сокращения выбросов CO₂ (13 декабря 2024 г.), получено 13 декабря 2024 г. с сайта
Этот документ защищен авторским правом. За исключением любых добросовестных сделок в целях частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Содержимое предоставлено исключительно в информационных целях.
