Conversión fotocatalítica de dióxido de carbono por Ni (II) complejos con coordinación N4S2: producción altamente...

Área de la Ciencia:

• Química ecológica
• Ciencias de la energía
• Catálisis
• Fotosíntesis artificial

Sus antecedentes:

• La conversión eficiente y selectiva de dióxido de carbono (CO2) en formato por la luz es un desafío importante.
• El uso de energía de luz visible y materiales catalíticos abundantes en la tierra es crucial para la química sostenible.
• El desarrollo de catalizadores eficientes para la reducción de CO2 es clave para las soluciones de energía renovable.

Objetivo del estudio:

• Preparar y estudiar la reactividad de dos complejos mononucleares de Ni (II) con los ligandos de piridilbenzimidazol (pbi) y piridilbenzothiazol (pbt).
• Investigar la eficiencia de conversión de CO2 y la selectividad de estos complejos de Ni utilizando la fotocatálisis con luz visible.
• Explorar el potencial de estos catalizadores bioinspirados para la fotosíntesis artificial y la generación de combustible solar.

Principales métodos:

• Síntesis de dos complejos de Ni (II): Ni (pbt) (pyS) 2 (1) y Ni (pbi) (pyS) 2 (2), donde pyS es piridina-2-tiolato.
• Conversión fotocatalítica de CO2 utilizando eosina Y como fotosensibilizador bajo irradiación de luz visible en un disolvente H2O/etanol.
• Análisis de la fotoproducción de formato e hidrógeno, incluidos los efectos cinéticos de los isótopos y la influencia del pH, para dilucidar los mecanismos de reacción.

Principales resultados:

• Los complejos de Ni (II) convierten selectivamente el CO2 para formar con alta eficiencia (número de rotación de 14.000) y selectividad (~99%).
• Las vías de reducción de protones indeseables fueron completamente suprimidas con estos catalizadores de Ni ricos en azufre.
• El estudio proporciona información sobre los mecanismos de reacción a través de los efectos cinéticos de los isótopos y los estudios de pH.

Conclusiones:

• Estos complejos de Ni ((II) ligados a N/S representan los primeros catalizadores de metales de transición tempranos que logran una alta selectividad y eficiencia en la conversión de CO2 a formato.
• Los catalizadores están bioinspirados por las [NiFe]-hidrogenasas, ofreciendo un modelo para la fotosíntesis artificial.
• Este trabajo allana el camino para el diseño de procesos de conversión de energía solar en combustible para soluciones de energía sostenible.