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| Crédito: Química Aplicada |
Un nuevo electrocatalizador denominado a-CuTi@Cu convierte el dióxido de carbono (CO₂ ) en combustibles líquidos. Según informa un equipo de investigadores chinos en la revista Angewandte Chemie, el cobre activo centrado en una aleación amorfa de cobre y titanio produce etanol, acetona y n-butanol con gran eficacia.
La mayor parte de nuestra demanda energética mundial se sigue satisfaciendo con la quema de combustibles fósiles, lo que contribuye al efecto invernadero por la liberación de CO₂ . Para reducir el calentamiento global, debemos buscar oportunidades para utilizar el CO₂ como materia prima para productos químicos básicos. Mediante la conversión electrocatalítica del CO₂ utilizando energías renovables, se podría establecer un ciclo del carbono artificial y neutro desde el punto de vista climático. El exceso de energía producida por la fotovoltaica y la eólica podría almacenarse mediante la producción electrocatalítica de combustibles a partir del CO₂. Estos podrían quemarse cuando se necesitaran. La conversión en combustibles líquidos sería ventajosa porque tienen una alta densidad energética y son seguros de almacenar y transportar. Sin embargo, la formación electrocatalítica de productos con dos o más átomos de carbono (C2+) es muy difícil.
Un equipo de la Universidad de Foshan (Foshan, Guangdong), la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (Hefei, Anhui) y la Universidad de Xi'an Shiyou (Xi'an, Shaanxi), dirigido por Fei Hu, Tingting Kong, Jun Jiang y Yujie Xiong, ha desarrollado un novedoso electrocatalizador que convierte eficazmente el CO₂ en combustibles líquidos con múltiples átomos de carbono (C2-4). Los principales productos son etanol, acetona y n-butanol.
Para fabricar el electrocatalizador, se graban cintas finas de una aleación de cobre y titanio con ácido fluorhídrico para eliminar el titanio de la superficie. El resultado es un material denominado a-CuTi@Cu, con una superficie porosa de cobre sobre una aleación amorfa de CuTi. Tiene centros de cobre catalíticamente activos con una actividad, selectividad y estabilidad notablemente elevadas para la reducción de CO₂ a productos C2+ (eficiencia faradica total de alrededor del 49 % a 0,8 V frente a un electrodo de hidrógeno reversible para C2-4, y es estable durante al menos tres meses). Por el contrario, la lámina de cobre puro produce productos C1 pero apenas productos C2+.
La reacción implica un proceso de transferencia de electrones de varios pasos a través de varios intermedios. En el nuevo electrocatalizador, los átomos de titanio inactivos que se encuentran bajo la superficie desempeñan un papel importante: aumentan la densidad de electrones de los átomos de Cu en la superficie. Esto estabiliza la adsorción de *CO, el intermediario clave en la formación de productos multicarbónicos, permite una alta cobertura de la superficie con *CO y reduce la barrera energética para la di- y trimerización del *CO a medida que se forman nuevos enlaces carbono-carbono.
Fuentes, créditos y referencias:
Fei Hu et al, Ultrastable Cu Catalyst for CO 2 Electroreduction to Multicarbon Liquid Fuels by Tuning C–C Coupling with CuTi Subsurface, Angewandte Chemie International Edition (2021). DOI: 10.1002/anie.202110303