Un estudio publicado en cartas de examen fisico El Departamento de Ciencias de Interfaces del Instituto Fritz Haber ha revelado nuevos conocimientos sobre la reducción electrocatalítica de CO.2 utilizando un catalizador a base de níquel. La investigación, dirigida por el Dr. Jens Timoshenko y la Prof. Dra. Beatriz Roldán Cunha, marca un avance importante en la búsqueda de CO sostenible y eficiente.2 Las tecnologías de conversión tienen como objetivo cerrar el ciclo del carbono sintético.
Los catalizadores de carbono dopado con níquel y nitrógeno (Ni-NC) han demostrado un rendimiento excepcional en la conversión de CO.2 en CO, una valiosa materia prima química. Sin embargo, el mecanismo de funcionamiento exacto de estos catalizadores aún no está claro. El estudio “Revelación de configuraciones de adsorbato en catalizadores de un solo átomo de Ni durante CO2 La “reducción electrocatalítica” utilizando Operando XAS, XES y aprendizaje automático proporciona información experimental directa sobre la naturaleza de los adsorbatos (moléculas que se adhieren a la superficie del catalizador) formados en sitios de níquel y sitios activos durante el CO. La estructura emergente de2 Reacción de reducción (CO2RR).
¿Cómo lo hicieron?
El equipo de investigación utilizó técnicas avanzadas como la espectroscopia de absorción de rayos X duros (XAS) y la espectroscopia de emisión de rayos X de valencia al núcleo (vtc-XES) para observar el catalizador en acción. Estos métodos avanzados, combinados con el aprendizaje automático y la teoría funcional de la densidad, permitieron al equipo mapear la estructura atómica y electrónica local del catalizador con extraordinario detalle. Este trabajo ilustra un enfoque de caracterización operativa robusto o de múltiples técnicas combinado con aprendizaje automático y modelado para extraer conocimientos mecanicistas profundos.
Por qué es importante
Comprender cómo los catalizadores a base de níquel interactúan con el CO2 A nivel atómico es importante su diseño racional encaminado a mejorar su rendimiento y selectividad. Este conocimiento puede conducir al desarrollo de catalizadores más eficientes y de larga duración, permitiendo que el CO2 El proceso de reducción es más factible para aplicaciones industriales. Básicamente, esta investigación ayuda a allanar el camino para la sustitución del CO.2un gas de efecto invernadero, en un recurso valioso como el monóxido de carbono (CO), que se puede utilizar en una variedad de procesos industriales, incluidos aquellos en los que se puede combinar con hidrógeno verde procedente de la electrólisis del agua para sintetizar hidrocarburos.
Imagínese intentar hornear un pastel perfecto sin saber cómo se mantienen unidos los ingredientes en el horno y cómo el pastel sube o finalmente se quema durante el horneado. En la analogía del horno, uno puede mirar a través de una ventana y utilizar información visual para ajustar la temperatura y el tiempo de horneado. El estudio actual es como tener una cámara de alta tecnología que le permite ver cómo se mezclan los ingredientes y mientras se cocinan, permitiéndole modificar la receta (y/o las condiciones del horno) cuando desee obtener los mejores resultados. De manera similar, al comprender cómo el CO2 A medida que el níquel interactúa con el catalizador, los científicos pueden ajustar el proceso para producir los productos deseados de manera más eficiente.
Este estudio no solo mejora nuestra comprensión de los catalizadores a base de níquel, sino que también sienta las bases para futuros desarrollos en CO.2 Tecnologías de reducción Al proporcionar una imagen detallada de cómo funcionan estos catalizadores, la investigación abre nuevas posibilidades para diseñar sistemas aún más eficientes para convertir CO.2 En productos valiosos
