Los investigadores realizan electrosíntesis emparejada de carbonato de dimetilo con un solo

2 de febrero de 2023

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por Liu Jia, Academia China de Ciencias

Por lo general, en una celda electroquímica tradicional con un separador de membrana, los productos de la reacción de reducción catódica de CO2 (CO2RR) suelen estar en formas reducidas. La evolución del O2 anódico no juega un papel en la expansión adicional del alcance del producto.

El carbonato de dimetilo (DMC, CH3OCOOCH3) es una materia prima química benigna para el medio ambiente. La electrosíntesis pareada convergente de DMC representa una revolución importante para la producción de DMC.

En un estudio publicado en Energy & Environmental Science, un grupo de investigación dirigido por el grupo del Prof. Zhu Qilong del Instituto de Investigación de Fujian sobre la Estructura de la Materia de la Academia de Ciencias de China informó sobre un catalizador de Ni de un solo átomo (Ni SAC) para CO2- conversión a CO y la electrosíntesis emparejada convergente de DMC.

Los investigadores descubrieron que la electrosíntesis emparejada convergente acopla la reacción de oxidación del ion haluro anódico y el CO2RR catódico para generar los intermediarios clave para la síntesis de DMC. Durante esta conversión, la conversión catódica eficiente de CO2 a CO juega un papel dominante, inspirando un gran esfuerzo para controlar la micronanoestructura de los electrocatalizadores.

También revelaron que el Ni SAC superestructurado de doble canal con una configuración de coordinación de sitio única unida a través de un átomo de oxígeno axial y cuatro átomos de nitrógeno planos está construido de forma controlable y es capaz de proporcionar un rendimiento preeminente para la conversión de CO2 a CO, logrando el exclusivo alta eficiencia faradaica (FE) y densidades de corriente parciales con excelente estabilidad.

En virtud de la manipulación atómica a nanoscópica a microscópica del Ni SAC penta-coordinado para la producción de CO, se realizó de manera pionera la electrosíntesis convergente emparejada de DMC a partir de CO2, dándose cuenta de la alta FE de DMC.

El estudio del mecanismo reveló que tal configuración de coordinación de oxígeno axial es útil para disminuir las barreras de energía para la generación del intermediario clave *COOH y la disociación de H2O y CH3OH, acelerando la electrosíntesis emparejada convergente.

Este estudio sugiere que la prueba de concepto en la innovadora electrosíntesis convergente emparejada podría abrir un nuevo horizonte en los campos de la utilización de CO2.

Más información: Xiaofang Li et al, Electrosíntesis emparejada convergente de carbonato de dimetilo a partir de dióxido de carbono habilitada mediante el diseño de la superestructura de catalizadores de un solo átomo de níquel coordinados con oxígeno axial, Energy & Environmental Science (2022). DOI: 10.1039/D2EE03022E

Información del diario:Energía y Ciencias Ambientales

Proporcionado por la Academia de Ciencias de China