La interfaz biomimética con enlaces dinámicos de disulfuro aumenta la fotoconversión duradera del CO2 diluido

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Catálisis
• Energía renovable

Sus antecedentes:

• Los marcos orgánicos covalentes (COF) son prometedores para la conversión de CO2 impulsada por la energía solar.
• Las estructuras rígidas de COF limitan la integración del catalizador y la transferencia de carga, reduciendo la eficiencia y la durabilidad.
• Existen desafíos en la utilización de flujos diluidos de CO2 para la producción de combustible.

Objetivo del estudio:

• Diseñar COF con enlaces dinámicos de disulfuro para el anclaje adaptativo del catalizador.
• Mejorar la coherencia electrónica interfacial para mejorar la conversión fotocatalítica de CO2.
• Aumentar la eficiencia y la estabilidad de la reducción de CO2 impulsada por la energía solar.

Principales métodos:

• Incorporación de enlaces dinámicos de disulfuro en las estructuras de COF.
• Integración de los catalizadores moleculares [Co(bpy) 3+
• Análisis espectroscópicos y teóricos para comprender los mecanismos de transferencia de carga.
• Ensayos en un microrreactor fotocatalítico de tipo de flujo bajo gases de combustión simulados.

Principales resultados:

• Los TFBP-APDS ricos en disulfuro alcanzaron una tasa de evolución de CO de 10,6 mmol g-1 h-1 con una selectividad del 94,5%.
• El rendimiento fue significativamente mayor (2,4 veces) que el de los análogos libres de disulfuro.
• Los enlaces dinámicos de disulfuro facilitaron la interacción adaptativa Co-S y mejoraron el acoplamiento electrónico interfacial.
• Se logró un funcionamiento estable durante 300 horas en un microrreactor con menos del 15% de CO2.

Conclusiones:

• La estrategia biomimética que utiliza enlaces dinámicos de disulfuro en los COF mejora la conversión fotocatalítica del CO2.
• El anclaje adaptativo del catalizador y la mejor transferencia de carga conducen a una mayor eficiencia y estabilidad.
• Los COF desarrollados muestran potencial para aplicaciones prácticas en la conversión de emisiones industriales de CO2.