Sfruttando la spettroscopia Raman operando per investigare la conversione di anidride carbonica in etanolo su nanofili d’argento
Un team di scienziati cinesi ha sviluppato una nuova tecnologia per convertire l’anidride carbonica in etanolo con alta selettività e attività utilizzando nanofili d’argento parzialmente ossidati. La scoperta è stata pubblicata sulla rivista Science China Chemistry ed è stata guidata dal professor Pingping Fang della Scuola di chimica dell’Università di Zhejiang e dal professor Jianfeng Li del College di chimica e ingegneria chimica dell’Università di Xiamen.
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Le sperimentazioni sono state fatte utilizzando uno spettrometro Raman Xplora con obiettivo 50x e una lunghezza d’onda di eccitazione di 638 nm da un laser He-Ne.
Secondo il professor Fang, “grazie alla giusta energia di adsorbimento dell’anidride carbonica sui nanofili d’argento parzialmente ossidati, è di grande importanza correlare la alta selettività dell’etanolo nella riduzione elettrochimica dell’anidride carbonica con il centro attivo parzialmente ossidato. I catalizzatori di argento hanno dimostrato di avere alta selettività nella riduzione elettrochimica dell’anidride carbonica in monossido di carbonio a basse sovratensioni con una forte depressione dell’evoluzione dell’idrogeno. Il monossido di carbonio è un importante intermedio per la sintesi di carbonio, quindi l’argento ha il potenziale di avere una alta selettività per i prodotti di etanolo regolando l’energia di adsorbimento del monossido di carbonio”.
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Inoltre, sono stati ottenuti alti rendimenti di etanolo sui nanofili d’argento parzialmente ossidati, e la spettroscopia Raman operando combinata con il calcolo DFT ha spiegato i meccanismi per cui tali nanofili d’argento parzialmente ossidati hanno una così alta selettività per l’etanolo. Il rendimento di etanolo può raggiungere l’85% sui nanofili d’argento parzialmente ossidati a -0,95 V rispetto al riferimento di idroelettrodo reversibile (RHE). La spettroscopia Raman operando ha rilevato una forte copertura e attività del monossido di carbonio sui nanofili d’argento parzialmente ossidati durante la riduzione elettrochimica dell’anidride carbonica.
I risultati del calcolo DFT hanno dimostrato che l’energia di adsorbimento del monossido di carbonio sui nanofili d’argento parzialmente ossidati è superiore rispetto a quella sul rame, e l’energia libera di reazione del monossido di carbonio accoppiato con *CHO a *COCHO intermedio sui nanofili d’argento parzialmente ossidati è minore rispetto alla superficie del rame, il che spiega bene l’alta selettività dell’etanolo.
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Di conseguenza, i risultati sperimentali, la spettroscopia Raman operando e i calcoli DFT insieme dimostrano che tali nanofili d’argento parzialmente ossidati possono fornire una alta selettività per l’etanolo nella riduzione elettrochimica dell’anidride carbonica. Questi risultati forniscono nuovi spunti per la progettazione di catalizzatori a base di argento per migliorare la selettività dell’etanolo e per gli studi meccanici.
Un problema essenziale che si presenta nel mondo è rappresentato dall’eccesso di anidride carbonica in atmosfera, con conseguenze disastrose sul clima e sull’ambiente. Invece di considerare l’anidride carbonica come un inutile rifiuto, i ricercatori cinesi hanno dimostrato che essa può essere convertita in un combustibile utile come l’etanolo, che di solito viene prodotto da biomasse vegetali, scarti
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