اختراق بيئي جديد: محفز أحادي الذرة يحول ثاني أكسيد الكربون إلى إيثانول

تحديات الحد من ثاني أكسيد الكربون

تحظى المنتجات السائلة Cn (n≥2) بشعبية كبيرة نظرًا لكثافة الطاقة العالية وسهولة التخزين. ومع ذلك، فإن التلاعب بمسارات اقتران CC يظل يمثل تحديًا بسبب الفهم الآلي المحدود.

في الآونة الأخيرة، أجرى فريق بحث بقيادة البروفيسورين تشانغ تاو وهوانغ يانكيانغ دراسة مذهلة في جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس. قام فريق بحث بقيادة البروفيسور تشانغ تاو وهوانغ يان تشيانغ من معهد داليان للفيزياء الكيميائية، بالأكاديمية الصينية للعلوم، بتطوير محفز كهربائي ترادفي قائم على القصدير (SnS2@Sn1-O3G). في ظل ظروف -0.9 VRHE وكثافة تيار هندسي تبلغ 17.8 مللي أمبير/سم2، يمكن للمحفز توليد الإيثانول بشكل متكرر بكفاءة فاراديك تصل إلى 82.5%.

وقد نُشر البحث مؤخراً في المجلة العلمية Nature Energy.

ابتكر الباحثون SnS2@Sn1-O3G عن طريق إجراء تفاعل مذيب للحرارة لـ SnBr2 والثيوريا على رغوة كربون ثلاثية الأبعاد. يتكون هذا المحفز الكهربائي من صفائح نانوية SnS2 وذرات Sn مشتتة ذريًا (Sn1-O3G).

تظهر الدراسات الآلية أن Sn1-O3G يمكنه امتصاص الوسيطين *CHO و*CO(OH) على التوالي، وبالتالي تعزيز تكوين روابط CC من خلال مسار اقتران فورميل بيكربونات غير مسبوق.

علاوة على ذلك، باستخدام المواد المتفاعلة ذات العلامات النظائرية، تتبع الباحثون مسار تكوين ذرات C في منتج C2 النهائي المتكون على المحفز Sn1-O3G. وأظهر التحليل أن الميثيل C الموجود في المنتج يأتي من حمض الفورميك، في حين أن الميثيلين C يأتي من ثاني أكسيد الكربون.

وقال البروفيسور هوانغ: "توفر دراستنا منصة بديلة لتشكيل رابطة CC في تخليق الإيثانول واستراتيجية لمعالجة مسار تقليل ثاني أكسيد الكربون للحصول على المنتج المطلوب".