Conversión de dióxido de carbono sin catalizador en el agua facilitada por descargas de pulso

Área de la Ciencia:

• Química del plasma
• Catálisis
• Química ecológica

Sus antecedentes:

• La conversión de dióxido de carbono (CO2) es crucial para la producción química sostenible.
• Es muy deseable desarrollar métodos sin catalizadores para la valorización del CO2.
• Los enfoques basados en plasma ofrecen vías únicas para la síntesis química.

Objetivo del estudio:

• Investigar la coformación directa y sin catalizadores del peróxido de hidrógeno (H2O2) y el oxalato a partir del CO2 y el agua utilizando microburbujas de plasma.
• Elucidar los mecanismos de reacción implicados en la síntesis de H2O2 y oxalato.
• Demostrar el potencial de este método para la valorización del CO2.

Principales métodos:

• Inducción de descargas impulsadas de CO2 dentro de las burbujas de microcanal.
• Formación y regulación de las microburbujas de plasma.
• Etiquetado de isótopos (C18O2) y espectroscopia de Raman ex situ mejorada en superficie (SERS) para estudios mecanicistas.
• Modelado de la química del plasma global.

Principales resultados:

• Se logró una coformación de alto rendimiento y sin catalizadores de H2O2 y oxalato directamente a partir de CO2 y agua.
• El etiquetado de isótopos confirmó que tanto el oxígeno derivado del CO2 como los radicales OH derivados del agua contribuyen a la formación de H2O2.
• El modelado químico de plasma indicó que el suministro de electrones de alta densidad promueve la formación de aniones derivados de CO2 y el posterior acoplamiento de oxalato.
• Se observó una mayor disolución de CO2 en la interfaz de burbujas.

Conclusiones:

• El enfoque de microburbujas de plasma permite una conversión eficiente y sin catalizadores del CO2 en productos químicos de plataforma valiosos como el H2O2 y el ácido oxálico.
• Este método representa una nueva vía de energía a química para la utilización de recursos energéticos renovables.
• Los hallazgos allanan el camino para la utilización sostenible del CO2 y la síntesis química.