Catálisis fototérmica en tándem orquestada por el campo de luz para la conversión altamente selectiva de CO2 a C2+

Área de la Ciencia:

• Catálisis
• Ciencias de los materiales
• Química sustentable

Sus antecedentes:

• La conversión fototérmica directa de CO2 en olefinas es crucial para la utilización sostenible del carbono.
• El logro simultáneo de una alta actividad y selectividad en la conversión de CO2 sigue siendo un desafío debido a las compensaciones de eficiencia catalítica.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia de campo luminoso modulada espacialmente para la conversión de CO2 a olefina en un solo recipiente.
• Superar las compensaciones intrínsecas en la eficiencia catalítica para una mayor utilización de CO2.

Principales métodos:

• Utilizando un campo de luz para orquestar sitios activos en tándem para la transformación in situ de ferrita bimetálica en carburo aleado.
• Formación de interfaces sinérgicas entre óxido y carburo de CoFe para mejorar el rendimiento catalítico.
• Investigar el acoplamiento interfacial modulado por luz y su efecto en la estructura electrónica del sitio activo.

Principales resultados:

• El sistema optimizado logró una conversión de CO2 del 39,6% con una productividad de 2,05 mmol g-1 h-1 C2-4 olefinas, incluido el 78,5% de C2H4 y C3H6.
• En condiciones de flujo, la selectividad de las olefinas C2+ alcanzó el 72% entre los productos de hidrocarburos.
• El sistema de reactor integrado producía 66,1 L m-2 de olefinas C2-4 por día bajo la luz solar ambiental.

Conclusiones:

• La estrategia de campo de luz mitiga efectivamente las limitaciones de transferencia de masa y dirige la selectividad hacia las olefinas C2+.
• Este enfoque establece un punto de referencia para la conversión fototérmica de CO2 a olefina, demostrando la escalabilidad y la viabilidad.
• Abre el camino para sistemas catalíticos avanzados impulsados por la luz para la conversión industrial de CO2 de alto valor agregado.