طور فريق من الباحثين من معهد فوجيان للأبحاث حول بنية المادة التابع للأكاديمية الصينية للعلوم مادة هجينة قائمة على الذهب عن طريق تعديل جزيئات الذهب النانوية بمركب دائري كبير يسمى القرع [6] uril (CB [6] ) الذي يسمح بانبعاث ثاني أكسيد الكربون CO2RR بكفاءة أكبر مما كان ممكنًا في السابق.
حيت يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون (CO2) إلى أول أكسيد الكربون (CO) من خلال التفاعلات الكهروكيميائية لديه القدرة على تقليل مستويات التلوث عن طريق إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وأيضًا توفير مصدر طاقة بديل ، حيث يمكن استخدام ثاني أكسيد الكربون كمكون ومع ذلك فإن المحفزات المستخدمة حاليًا في هذه التفاعلات ليست فعالة أو انتقائية بما يكفي لجعل هذه العملية حلاً عمليًا والان طور الفريق هذه المادة الهجنية لتكون فعالة ونُشرت النتائج مؤخرًا في مجلة Nano Research .
من خلال هذا العمل كنا نأمل في حل مشكلة التلوث البيئي ونقص الطاقة من خلال التحويل الكهروكيميائي لثاني أكسيد الكربون إلى منتجات ذات قيمة مضافة قال المؤلف المقابل مينا كاو من مختبر مفتاح الدولة للكيمياء الإنشائية معهد فوجيان للأبحاث في هيكل المادة الأكاديمية الصينية للعلوم ، وجامعة الأكاديمية الصينية للعلوم. “من أجل تعزيز تركيز ثاني أكسيد الكربون المحلي على سطح المحفزات نستخدم جزيء القرع الكبير [n] uril لتفعيل سطح الذهب وهي السمة المميزة لعملنا عن تلك التي تم القيام بها من قبل.
وفقا للباحثين من المعروف أن الذهب نشط للغاية في تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون مقارنة بالمحفزات الأخرى. ومع ذلك فإن طاقة الربط لكل من ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون بسطح محفز الذهب مرتبطة بشكل إيجابي مما يتعارض مع الحاجة في CO2RR لامتصاص ثاني أكسيد الكربون وامتصاص ثاني أكسيد الكربون و نظرًا لأن امتصاص ثاني أكسيد الكربون لا يحدث بسبب الارتباط الإيجابي لطاقة الربط الخاصة به المحفز.
و ابتكر الباحثون توليفة محكومة للجسيمات النانوية عن طريق تعديل CB [6].
و يحتوي CB [6] على بوابات سالبة الشحنة وأسطح موجبة الشحنة مما يساعد على المساهمة في نتيجة التفاعل الإلكتروني بين CB [6] والمعدن الذي ينظم الأداء الحفزي.
و تحقق الباحثون من كل من التشكل والبنية السطحية للجسيمات النانوية من خلال الفحص المجهري الإلكتروني وثبت أن المادة المهجنة ذات الأساس الذهبي ( Au @ CB [6]) تعزز النشاط التحفيزي لـ CO2RR.
قال كاو: “لقد أثبتنا التفاعل بين بول القرع [6] وثاني أكسيد الكربون من خلال القياس الكهروكيميائي الأوبرادي وحسابات نظرية الكثافة الوظيفية”.
وفقًا للباحثين تساهم عوامل متعددة في تحسين الأداء التحفيزي. أولاً ويمكن لـ CB [6] زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون المحلي بالقرب من سطح المعدن عن طريق تجميع ثاني أكسيد الكربون مما يعني أن CB [6] لديه تخصيب قابل للضبط أو قابل للتعديل لثاني أكسيد الكربون. بالإضافة إلى ذلك يسمح تعديل CB [6] بتحسين CO2RR عن طريق كسر علاقات القياس المذكورة سابقًا لتقارب الربط بين سطح المحفز و CO2 / CO.
أيضًا أحد أسباب أن CO2RR كان محدودًا في الكفاءة مع محفزات سطح الذهب سابقًا هو أن ثاني أكسيد الكربون لديه قابلية منخفضة للذوبان في الإلكتروليتات المائية وهي مشكلة حلها الباحثون باستخدام قوة الربط المحددة للغاية للدورة الكلية لامتصاص أنواع معينة بشكل انتقائي لتفاعل التحفيز الكهربائي المنتظم. .
