علماء يابانيون وهنود يطورون محفزًا يخفض المنتجات الثانوية لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى ميثانول إلى أقل من 11%

أخبار ar.wedoany.com، طور علماء من جامعة توهوكو اليابانية والمعهد الهندي للتكنولوجيا في إندور بالتعاون محفزًا من عناقيد النحاس النانوية، قادرًا على تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى ميثانول مع تقليل كبير في المنتج الثانوي غير المرغوب فيه، وهو الفورمات. وقد حققت الدراسة تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وقود قيم تحت ظروف معتدلة.

قام فريق البحث بتجميع عنقود نحاس نانوي مقولب بالكبريتيد (S@Cu50S12(StBu)20(CF3COO)12)، يتميز ببنية أساسية-غلافية دقيقة التحكم: نواة داخلية من S@Cu14S12، مغلفة بغلاف خارجي من Cu36(StBu)20، ومحمية بروابط ثيولية. من خلال ضبط نسبة حالات الأكسدة Cu(I) وCu(II)، تمكن الفريق من تغيير مسار نواتج التفاعل الكهروكيميائي دون تغيير البنية الهندسية الكلية للمحفز. وبالمقارنة مع محفزات النحاس التقليدية، خفضت هذه العناقيد النانوية الجديدة كفاءة فاراداي للفورمات من حوالي 38% إلى أقل من 11% عند جهد -1.0 فولت (بالنسبة لقطب الهيدروجين القابل للعكس RHE)، بينما وصلت كفاءة فاراداي للميثانول إلى حوالي 19%، في حين أن المحفزات القديمة لم تنتج الميثانول على الإطلاق.

أشار الفريق إلى أن الضبط الدقيق لتوازن Cu(I)/Cu(II) يمكنه إعادة توجيه مسار التفاعل بشكل جذري، مما يوفر استراتيجية على المستوى الجزيئي للتغلب على قيود الانتقائية المتأصلة في تحفيز عناقيد النحاس النانوية. تؤدي إضافة أيونات الكبريت إلى مركز العنقود النانوي إلى تغيير بنيته الإلكترونية، مما يؤثر على تفاعل الوسائط التفاعلية مع سطح المحفز. ولخص الأستاذ المشارك في جامعة توهوكو، الدكتور يويشي نيجيشي، إلى أن هذه الدراسة أثبتت لأول مرة بشكل قاطع أن الضبط الدقيق لحالة تكافؤ النحاس في عناقيد النحاس النانوية يمكن أن يؤثر بشكل مباشر على انتقائية مسار اختزال ثاني أكسيد الكربون.

نُشرت هذه الدراسة في مجلة الوصول المفتوح "JACS Au".