محققان نشان دادند که با اصلاح سطح یک کاتالیزور با کمک نانوذرات طلا می‌توان احیاء دی‌اکسیدکربن را تسریع کرد.
اصلاح کاتالیزور برای تسریع فرآیند احیاء دی‌اکسیدکربن
احیاء دی اکسید کربن (CO2) به مونوکسید کربن (CO) از طریق واکنش الکتروشیمیایی پتانسیل شدیدی برای از بین بردن CO2 از جو برای کاهش آلودگی و تولید انرژی جایگزین با مونوکسید کربن به‌عنوان یک ماده دارد.
با این حال، کاتالیزورهای فعلی مورد استفاده در واکنش احیاء دی اکسید کربن الکتروشیمیایی (CO2RR) کارآمد یا انتخابی نیستند تا CO2RR را به یک راه حل عملی تبدیل کنند. اکنون، تیمی از محققان انستیتوی تحقیقات فوجیان با اصلاح نانوذرات طلا با یک ترکیب ماکروسیکلیک به نام Cucurbit [6] Uril (CB [6]) یک ماده ترکیبی مبتنی بر طلا تهیه کرده‌اند که اجازه می‌دهد تا CO2RR کارآمدتر از آنچه قبلاً ممکن بود، انجام شود.
نویسنده مسئول مینا کائو از آزمایشگاه شیمی ساختاری موسسه تحقیقات فوجیان در این مورد گفت: «با این کار، ما امیدوار بودیم که مشکل آلودگی محیط زیست و کمبود انرژی را از طریق تبدیل الکتروشیمیایی دی اکسید کربن به محصولات با ارزش افزوده بالاتر حل کنیم.»
وی افزود: «به منظور تقویت غلظت CO2 بر روی سطح کاتالیزورها، ما از ماکرومولکول cucurbit[n]uril استفاده می‌کنیم تا سطح طلا عامل‌دار شود، که ویژگی متمایز کار ما از کارهایی است که قبلاً انجام شده است.»
به گفته محققان، طلا در تبدیل CO2 به CO نسبت به سایر کاتالیزورها دیگر بسیار فعال است. با این حال، انرژی اتصال هر دو CO2 و CO به سطح کاتالیزور طلا با همبستگی مثبت همراه است، که با نیاز CO2RR برای جذب CO2 و دفع CO در تناقض است، زیرا دفع CO به دلیل همبستگی مثبت انرژی اتصال آن رخ نمی‌دهد.
محققان با اصلاح CB، سنتز کنترل شده نانوذرات را انجام دادند. CB دارای پورتال‌های منفی و سطح بار مثبت است، که به تنظیم عملکرد کاتالیزوری کمک می‌کند.
محققان هم مورفولوژی و هم ساختار سطح نانوذرات را از طریق میکروسکوپ الکترونی عبوری تأیید کردند. عملکرد ماده هیبریدی مبتنی بر طلا (Au@CB 6) برای تقویت فعالیت کاتالیزوری CO2RR اثبات شد.
به گفته محققان، عوامل مختلفی در بهبود عملکرد کاتالیزوری نقش دارند. اول، CB [6] می تواند غلظت CO2 محلی را در نزدیکی سطح فلز با جمع‌آوری CO2 را افزایش دهد، به این معنی که Au@CB [6] غنی‌سازی CO2 را انجام می‌دهد. علاوه‌بر این، اصلاح CB [6] میل اتصال بین سطح کاتالیزور و CO2/CO را اصلاح کرده و امکان بهبود CO2RR را فراهم می‌کند.
