Исследование Ливерпульского университета может помочь ученым раскрыть весь потенциал новых технологий экологически чистой энергии.
Поиск устойчивых способов замены ископаемого топлива является ключевым приоритетом для исследователей во всем мире. Углекислый газ (CO2) является чрезвычайно распространенным отходом, который может быть преобразован в богатые энергией побочные продукты, такие как окись углерода. Однако этот процесс необходимо сделать гораздо более эффективным, чтобы он работал в глобальном, промышленном масштабе.
Электрокатализаторы продемонстрировали многообещающие перспективы в качестве потенциального способа достижения необходимого «ступенчатого изменения» эффективности в снижении выбросов CO2, но механизмы, с помощью которых они работают, часто неизвестны, что затрудняет для исследователей разработку новых рациональным образом..
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Catalysis исследователями химического факультета университета в сотрудничестве с Пекинским исследовательским центром вычислительных наук и лабораторией STFC Rutherford Appleton, демонстрирует метод лазерной спектроскопии, который можно использовать для изучения электрохимического восстановления. CO2 in situ и дают столь необходимую информацию об этих сложных химических процессах.
Исследователи использовали технику, называемую спектроскопией генерации колебательной суммы частот (VSFG), в сочетании с электрохимическими экспериментами для изучения химического состава конкретного катализатора под названием Mn(bpy)(CO)3Br, который является одним из наиболее многообещающих и интенсивно изучаемые электрокатализаторы восстановления CO2.
Используя VSFG, исследователи смогли наблюдать ключевые промежуточные продукты, которые присутствуют на поверхности электрода только в течение очень короткого времени, чего не было достигнуто в предыдущих экспериментальных исследованиях.
В Ливерпуле работа выполнялась Cowan Group, группой исследователей, которые изучают и разрабатывают новые каталитические системы для устойчивого производства топлива.
Доктор Гайя Нери, которая была частью команды из Ливерпуля, сказала: «Огромная проблема при изучении электрокатализаторов in situ состоит в том, чтобы различать один слой короткоживущих промежуточных молекул на поверхности электрода и окружающий слой». шум' от неактивных молекул в растворе.
Мы показали, что VSFG позволяет отслеживать поведение даже очень короткоживущих частиц в каталитическом цикле. Это интересно, поскольку дает исследователям новые возможности лучше понять, как работают электрокатализаторы, что важный следующий шаг к коммерциализации процесса электрохимического превращения CO2 в чистые топливные технологии».
Вслед за этим исследованием команда сейчас работает над дальнейшим улучшением чувствительности метода и разрабатывает новую систему обнаружения, которая позволит улучшить соотношение сигнал/шум.
Исследование финансировалось Исследовательским советом по инженерным и физическим наукам (EPSRC).