Reaksi terbatas antara nanopyramids tembaga mengubah karbon dioksida menjadi etilen glikol | Penelitian

Reaksi terbatas antara nanopyramids tembaga mengubah karbon dioksida menjadi etilen glikol |  Penelitian post thumbnail image

Prediksi mingguan Paito Warna SGP 2020 – 2021.

Para peneliti di Australia telah menemukan bahwa lingkungan reaksi terbatas yang diciptakan oleh atom tembaga yang disusun menjadi struktur seperti piramida dapat secara selektif mengubah karbon dioksida dan karbon monoksida menjadi etilen glikol.1 Selain mengidentifikasi mekanisme reaksi baru untuk menghasilkan diol yang berharga dengan berbagai aplikasi industri, pekerjaan menyoroti potensi perancangan lingkungan reaksi untuk meningkatkan selektivitas dan efisiensi katalis.

Gambar yang menunjukkan electroreduction yang diinduksi kurungan spasial

‘Konversi elektrokatalitik karbon dioksida menjadi bahan kimia dan bahan bakar telah dipandang sebagai jalur yang menjanjikan untuk memenuhi tujuan netral karbon yang dianjurkan oleh Perjanjian Paris,’ jelas Ling Chen, dari Universitas Adelaide. ‘Implementasi yang sukses, bagaimanapun, bergantung pada pengembangan katalis selektivitas tinggi dan hemat energi.’ Karbon dioksida dapat diubah secara elektrokimia menjadi produk karbon tunggal dan multi karbon. Tetapi memproduksi alkohol lebih menantang daripada membentuk hidrokarbon, dan secara selektif memproduksi C dengan nilai lebih tinggi2 bahan kimia seperti etilen glikol tetap sulit dipahami. “Sepengetahuan kami, rute lengkap elektrosintesis diol dari karbon monoksida dan karbon dioksida belum pernah dilaporkan sebelumnya, baik secara eksperimental maupun teoritis,” kata Chen.

Diol adalah perantara dan bahan penyusun yang penting secara industri. Saat ini, teknologi utama untuk memproduksi etilen glikol dalam skala besar membutuhkan energi dan biaya yang besar. Ambisi untuk mengatasi peningkatan efek gas rumah kaca dan mengembangkan cara yang lebih berkelanjutan untuk membuat etilen glikol menginspirasi Chen dan rekannya untuk menyelidiki potensi nanopyramids tembaga padat untuk memproduksi secara elektrokimia etilen glikol dari karbon dioksida atau karbon monoksida.

Sebelumnya, para peneliti menunjukkan2 Secara komputasi bahwa pembentukan katalis tembaga sebagai piramida akan meningkatkan aktivitas elektrokatalitik dan selektivitas untuk C2 produk. Hal ini dikaitkan dengan peningkatan adsorpsi, keberadaan situs yang lebih disukai untuk kopling C-C dan transfer elektron yang ditingkatkan. Berdasarkan pekerjaan ini, tim menggunakan kalkulasi teori fungsional kerapatan untuk menunjukkan bahwa lingkungan yang diciptakan oleh nanopyramids tembaga yang berdekatan memungkinkan konversi selektif karbondioksida dan karbon monoksida menjadi etilen glikol.

Para peneliti Adelaide juga menemukan jalur reaksi yang memfasilitasi elektrosintesis langsung dari etilen glikol. Jalur ini tidak menguntungkan pada permukaan tembaga planar atau nanopyramids yang kurang padat. Nanopyramids tembaga yang tersusun rapat memungkinkan pembentukan ikatan O-Cu ekstra antara COH-CO yang teradsorpsi dan tembaga pada piramida yang berdekatan. Susunan atom seperti itu tidak hanya mendorong kopling C-C tetapi juga menjaga atom oksigen dari dehidroksilasi. Ikatan ekstra juga meningkatkan hidrogenasi menjadi etilen glikol dengan menurunkan penghalang formasi menjadi COH-CHO antara kunci dan secara kinetik menekan jalur dominan yang biasa.

‘Reaktivitas dalam kurungan spasial sangat penting untuk banyak proses biologis di alam,’ komentar Reshma Rao, dari Imperial College London, Inggris, yang meneliti reaktivitas elektrokimia pada antarmuka. Dia mengatakan wawasan dari pekerjaan ini ‘menyediakan kerangka kerja bagi eksperimentalis untuk secara rasional mengeksploitasi efek nanoconfinement dan mengubah lingkungan reaksi lokal untuk menghasilkan produk bernilai tinggi dari karbon dioksida.’

Related Post