Cientistas do Japão e da Índia desenvolvem catalisador que reduz subprodutos da conversão de CO2 em metanol para menos de 11%

De acordo com pt.wedoany.com-Cientistas da Universidade de Tohoku (Tohoku University), no Japão, e do Instituto Indiano de Tecnologia de Indore (Indian Institute of Technology Indore), na Índia, desenvolveram em conjunto um catalisador de nanoclusters de cobre que converte dióxido de carbono em metanol, reduzindo significativamente a produção indesejada de formato. O estudo alcançou a conversão de dióxido de carbono em combustível valioso sob condições suaves.

A equipe de pesquisa sintetizou um nanocluster de cobre modelado por sulfeto (S@Cu50S12(StBu)20(CF3COO)12), cuja estrutura interna possui uma configuração núcleo-casca precisamente controlada: o núcleo é S@Cu14S12, a camada externa é envolvida por uma casca de Cu36(StBu)20, e é protegida por ligantes de tiol. Ao ajustar a proporção dos estados de oxidação Cu(I) e Cu(II), a equipe alterou a via dos produtos da reação eletroquímica sem modificar a geometria geral do catalisador. Em comparação com catalisadores tradicionais de cobre, este novo nanocluster, a -1,0 V (em relação ao eletrodo reversível de hidrogênio, RHE), reduziu a eficiência faradaica do formato de cerca de 38% para menos de 11%, enquanto a eficiência faradaica do metanol atingiu cerca de 19%, sendo que o catalisador antigo não produzia metanol.

A equipe destacou que o ajuste sutil do equilíbrio Cu(I)/Cu(II) pode redirecionar fundamentalmente a via da reação, oferecendo uma estratégia em nível molecular para superar as limitações de seletividade inerentes à catálise por nanoclusters de cobre. A adição de íons de enxofre no centro do nanocluster altera sua estrutura eletrônica, afetando a interação dos intermediários da reação com a superfície do catalisador. O professor associado da Universidade de Tohoku, Dr. Yuichi Negishi, concluiu que este estudo demonstra pela primeira vez de forma clara que o ajuste preciso do estado de valência do cobre em nanoclusters de cobre pode influenciar diretamente a seletividade da via de redução do dióxido de carbono.

O estudo foi publicado na revista de acesso aberto JACS Au.