Der beste Freund des Katalysators: Wie benachbarte Atome die elektrochemische CO₂-Reduktion fördern
Die Umwandlung von Kohlendioxid in wertvolle Chemikalien ist eine Schlüsselstrategie zur Eindämmung des Klimawandels und zur Erreichung der Kohlenstoffneutralität
Die Suche nach nachhaltigen Energielösungen hat zu einer neuen Studie geführt, die die Nachbarschaftseffekte in einatomigen Katalysatoren (single-atom catalysts, SACs) für die elektrochemische Reduktion von Kohlendioxid (CO2) untersucht. In dieser Studie wird untersucht, wie die Atome, die das aktive Metallzentrum in SACs umgeben, deren katalytische Leistung erheblich verbessern können, was einen vielversprechenden Weg zur Umwandlung von CO2 in wertvolle Produkte darstellt.
Die Umwandlung von Kohlendioxid (CO2) in wertvolle Chemikalien ist eine Schlüsselstrategie zur Eindämmung des Klimawandels und zur Erreichung der Kohlenstoffneutralität. Herkömmliche Katalysatoren haben Probleme mit ihrer Selektivität und Effizienz. Aus diesem Grund ist es von entscheidender Bedeutung, neue Strategien zur Verbesserung der Leistung von Elektrokatalysatoren zu erkunden. Aufgrund dieser Herausforderungen ist eine eingehende Studie erforderlich, um das Gebiet voranzubringen.
Ein Team der Polytechnischen Universität Hongkong unter der Leitung von Bolong Huang veröffentlichte am 11. Mai 2023 in der Zeitschrift eScience eine Übersichtsarbeit, in der die Nachbarschaftseffekte in einatomigen Katalysatoren für die CO2-Reduktion untersucht werden. Die Studie unterstreicht die Bedeutung der umgebenden Atome bei der Modulation der elektronischen Eigenschaften von einatomigen Katalysatoren (SACs), wodurch deren katalytische Leistung verbessert wird.
Die Übersicht fasst verschiedene Nachbarschaftseffekte und ihren Einfluss auf die elektrochemische Reduktion von CO2 zusammen. SACs, die für ihre katalytische Aktivität bekannt sind, profitieren von der elektronischen Modulation, die durch benachbarte Atome hervorgerufen wird. Diese Atome können als zusätzliche aktive Stellen fungieren, den Elektronentransfer erleichtern und die Effizienz der CO2-Reduktion verbessern. Die Studie untersucht auch den Koordinationseffekt auf aktive Stellen einzelner Metalle und gibt einen Ausblick auf die Untersuchung von Nachbarschaftseffekten in anderen elektrokatalytischen Prozessen. Sowohl theoretische als auch experimentelle Beweise deuten darauf hin, dass benachbarte Stellen die SAC-Leistung verbessern, indem sie während des katalytischen Prozesses sekundäre aktive Stellen bereitstellen.
Dr. Bolong Huang, der leitende Forscher, erklärte: "Unsere Erkenntnisse über Nachbarschaftseffekte eröffnen neue Möglichkeiten für die Entwicklung fortschrittlicher einatomiger Katalysatoren. Wenn wir verstehen, wie benachbarte Atome den katalytischen Prozess beeinflussen, können wir effizientere und nachhaltigere Lösungen für die CO2-Reduktion entwickeln."
Diese Forschung liefert wertvolle Einblicke in das Design fortschrittlicher SACs für eine effiziente Elektrokatalyse. Das verbesserte Verständnis von Nachbarschaftseffekten könnte zur Entwicklung besserer Katalysatoren für die nachhaltige Energieumwandlung führen und damit letztlich einen Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels und zur Erreichung der Kohlenstoffneutralität leisten.
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