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Carbon-dioxide Fixation

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The Calvin Benson Cycle

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Ribulose 1,5- bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCo) is a critical enzyme that catalyzes carbon dioxide assimilation during photosynthesis. However, it is an inefficient enzyme, having an extremely slow catalytic rate. A typical enzyme can process about a thousand molecules per second; however, RuBisCo fixes only around three-carbon dioxides per second. Photosynthetic cells compensate for this slow rate by synthesizing very high amounts of RuBisCo, making it the most abundant single...
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Aumento selectivo de la actividad de electrorreducción de CO2 en las terminaciones superficiales del límite del grano

Ruperto G Mariano1, Kim McKelvey2, Henry S White2

  • 1Department of Chemistry, Stanford University, 337 Campus Drive, Stanford, CA 94305, USA.

Science (New York, N.Y.)
|December 2, 2017
PubMed
Resumen

Los límites de grano en los electrodos de oro mejoran la actividad catalítica para la reducción de dióxido de carbono, pero no la evolución del hidrógeno. Este estudio proporciona pruebas directas de la explotación de los efectos del límite de grano en la catálisis heterogénea.

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Área de la Ciencia:

  • Ciencias de los materiales
  • La electroquímica
  • Catálisis

Sus antecedentes:

  • La identificación de las superficies activas es crucial para ajustar las propiedades catalíticas del material.
  • Los límites de grano en materiales policristalinos pueden crear superficies tensas de alta energía.
  • Las correlaciones anteriores entre la densidad del límite de grano y la actividad catalítica carecen de evidencia directa.

Objetivo del estudio:

  • Proporcionar evidencia directa de que los límites de los granos crean superficies catalíticamente activas.
  • Investigar el papel de los límites de los granos en la reducción electroquímica del dióxido de carbono y la evolución del hidrógeno.
  • Para correlacionar la actividad catalítica con el campo de deformación en los límites del grano.

Principales métodos:

  • Se han utilizado mediciones electroquímicas masivas.
  • Se ha empleado microscopía celular electroquímica de barrido con resolución submicrométrica.
  • Electrodos de oro examinados para analizar el límite del grano y la actividad superficial del grano.

Principales resultados:

  • Se ha demostrado que las terminaciones superficiales del límite del grano en oro son más activas para la reducción electroquímica de dióxido de carbono (CO2) a monóxido de carbono (CO).
  • Se demostró que los límites de grano no son más activos para la reacción de evolución de hidrógeno (H2) en competencia.
  • Encontré que la huella catalítica de los límites de los granos se alinea con su campo de tensión inducido por la dislocación.

Conclusiones:

  • Los límites de los granos actúan como sitios activos para reacciones catalíticas específicas como la reducción de CO2.
  • La actividad catalítica está vinculada al campo de deformación generado por las dislocaciones en los límites de los granos.
  • Esta investigación ofrece una estrategia para utilizar los efectos del límite de grano en la catálisis heterogénea.