El CO generado en situ permite la reducción de CO2 de alta corriente a metanol en una capa de catalizador molecular

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Catálisis
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los catalizadores moleculares, como la ftaalocianina de cobalto (CoPc), son prometedores para la producción electroquímica de metanol a partir de CO2 o CO.
• La investigación actual a menudo se centra en los catalizadores de partículas metálicas (por ejemplo, Cu), pasando por alto los catalizadores moleculares heterogeneizados con propiedades únicas.
• Lograr altas densidades de corriente para la síntesis de metanol utilizando catalizadores moleculares en células de flujo sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

• Investigar la producción electroquímica de metanol utilizando CoPc (CoPc-NH2) sustituido por tetramina apoyado en nanotubos de carbono (CNT).
• Abordar las limitaciones en la difusión de CO a los sitios activos en los electrodos basados en catalizadores moleculares.
• Para optimizar los parámetros de la célula de flujo para mejorar las tasas de síntesis de metanol.

Principales métodos:

• Reducción electroquímica de CO2 y CO utilizando CoPc-NH2/CNT en una configuración de célula de flujo.
• Optimización sistemática de los parámetros estructurales y operativos de la célula de flujo.
• Análisis comparativo con catalizadores metálicos de cobre (Cu).
• Utilización de CO2 como reactivo directo para aprovechar sus propiedades de difusión.

Principales resultados:

• Los CoPc-NH2/CNT lograron una densidad de corriente parcial inferior a 30 mA cm-2 para la reducción de CO a metanol, incluso después de la optimización.
• La naturaleza porosa y electrofílica de los CoPc-NH2/CNT condujo a sitios activos privados de CO en condiciones de reacción.
• La reducción directa de CO2, generando CO in situ, dio lugar a una densidad de corriente parcial sin precedentes para el metanol de 129 mA cm-2.
• Este enfoque supera las limitaciones de transporte masivo asociadas con la difusión de CO.

Conclusiones:

• La utilización directa de CO2 como reactivo es una estrategia viable para mejorar las tasas de producción de metanol con catalizadores moleculares.
• Los desafíos microambientales, como las limitaciones de difusión de CO, deben abordarse para una electrocatálisis molecular eficiente.
• Los nuevos enfoques y conocimientos son cruciales para el desarrollo de electrodos basados en catalizadores moleculares de alto rendimiento para la conversión de CO2.