Recorrido fotocatalítico regulado de CO₂ a CH₃ por sitios activos duales sinérgicos de la capa intermedia

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Catálisis
• Química del medio ambiente

Sus antecedentes:

• La fotorreducción del dióxido de carbono (CO2) es crucial para la producción sostenible de combustibles.
• El control de la selectividad del producto en la fotorreducción de CO2 sigue siendo un desafío importante.
• Las interacciones entre capas en materiales compuestos pueden influir en la actividad catalítica.

Objetivo del estudio:

• Investigar el efecto del microambiente entre capas en la selectividad del producto de fotorreducción de CO2.
• Introducir el concepto de sitios activos duales en materiales compuestos de nanohojas para una mayor selectividad.
• Demostrar la producción de metanol (CH3OH) a partir de la fotorreducción del CO2 mediante el uso de nuevos materiales compuestos.

Principales métodos:

• Fabricación de compuestos de nanohojas de CoNi2S4-In2O3 con contactos de Van der Waals.
• Caracterización mediante microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM), espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y pruebas de potencial zeta.
• Espectroscopia de la transformación de Fourier en el infrarrojo in situ (FTIR) y cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para identificar intermedios y vías de reacción.

Principales resultados:

• Se confirmaron los contactos de Van der Waals entre CoNi2S4 e In2O3, no los enlaces químicos.
• El compuesto CoNi2S4-In2O3 detectó el intermediario clave *CH3O durante la fotorreducción de CO2.
• El compuesto producía selectivamente metanol (CH3OH), mientras que las nanohojas individuales producían monóxido de carbono (CO).

Conclusiones:

• El microambiente entre capas, facilitado por los contactos de van der Waals, tiene un impacto significativo en la selectividad de la fotorreducción de CO2.
• Los sitios activos duales en los compuestos de nanohojas pueden manipular las configuraciones de unión para promover la formación de productos específicos.
• Los compuestos de nanohojas CoNi2S4-In2O3 representan un material prometedor para la producción selectiva de metanol a partir de la fotorreducción del CO2.