UNIVERSIDAD DE NOTTINGHAM
MADRID 11 fev. (EUROPA PRESS) -
Um novo eletrocatalisador que funciona com energia sustentável é capaz de aumentar sua atividade durante o uso e, ao mesmo tempo, converter o gás de efeito estufa CO2 em produtos valiosos.
Essa descoberta, baseada no uso de micropartículas de estanho suportadas por uma estrutura de carbono nanotexturizado, fornece um modelo para o projeto de eletrocatalisadores de próxima geração, de acordo com os autores, uma equipe colaborativa da Escola de Química da Universidade de Nottingham e da Universidade de Birmingham.
As interações entre as partículas de estanho e as nanofibras de carbono grafitado desempenham um papel fundamental na transferência de elétrons do eletrodo de carbono para as moléculas de CO2, uma etapa essencial na conversão de CO2 em formato sob um potencial elétrico aplicado.
Os resultados dessa pesquisa foram publicados na ACS Applied Energy Materials.
O CO2 é o principal contribuinte para o aquecimento global. Embora o CO2 possa ser convertido em produtos úteis, os métodos térmicos tradicionais geralmente dependem do hidrogênio proveniente de combustíveis fósseis. Portanto, é essencial desenvolver métodos alternativos, como a eletrocatálise, que utiliza fontes de energia sustentáveis, como a energia fotovoltaica e eólica, bem como a disponibilidade abundante de água como fonte de hidrogênio.
Na eletrocatálise, a aplicação de um potencial elétrico ao catalisador faz com que os elétrons passem pelo material para reagir com CO2 e água, produzindo compostos valiosos. Um desses produtos, o formiato, é amplamente utilizado na síntese química de polímeros, produtos farmacêuticos, adesivos e muito mais. Para obter a eficiência ideal, esse processo deve operar com baixo potencial e, ao mesmo tempo, manter alta densidade de corrente e seletividade, garantindo o uso eficiente de elétrons para converter CO2 nos produtos desejados.
O Dr. Madasamy Thangamuthu, pesquisador da Universidade de Nottingham e co-líder da equipe de pesquisa, disse em um comunicado: "Um eletrocatalisador bem-sucedido deve se ligar firmemente à molécula de CO2 e injetar elétrons de forma eficiente para quebrar suas ligações químicas. Desenvolvemos um novo tipo de eletrodo de carbono que incorpora nanofibras grafitadas com uma textura em escala nanométrica, com superfícies curvas e bordas escalonadas, para aprimorar a interação com as partículas de estanho.
Tom Burwell, um assistente de pesquisa da Universidade de Nottingham, realizou o trabalho enquanto estudava no Centro de Treinamento de Doutorado em Química Sustentável. Ele desenvolveu o método e realizou o trabalho experimental. "Podemos avaliar o desempenho do catalisador medindo a corrente elétrica consumida pelas moléculas de CO2 em reação. Normalmente, os catalisadores se degradam durante o uso, resultando em uma diminuição da atividade.
"Surpreendentemente, observamos que a corrente que flui através do estanho no carbono nanotexturizado aumentou continuamente durante 48 horas. A análise dos produtos da reação confirmou que quase todos os elétrons foram usados para reduzir o CO2 a formato, o que aumentou a produtividade por um fator de 3,6, mantendo quase 100% de seletividade.
Os pesquisadores associaram essa auto-otimização à quebra de micropartículas de estanho em nanopartículas, tão pequenas quanto 3 nanômetros, durante a reação de redução de CO2. Tom Burwell explicou: "Usando microscopia eletrônica, descobrimos que as partículas menores de estanho faziam melhor contato com o carbono nanotexturizado no eletrodo, melhorando o transporte de elétrons e aumentando o número de centros ativos de estanho em quase dez vezes.
Esse comportamento transformador difere significativamente de estudos anteriores, nos quais as mudanças estruturais nos catalisadores são geralmente consideradas prejudiciais. Em contraste, o suporte projetado no catalisador desenvolvido pela equipe de Nottingham permite a adaptação dinâmica do estanho e um melhor desempenho.
Esta notícia foi traduzida por um tradutor automático