Subaquatic spiders inspire CO2 reduction catalyst — ABC Chemicals

Структуры, которые имитируют воздухозаборники волос паука, повышают каталитическую активность медных электродов.

Вдохновленные единственным пауком, который может жить под водой, исследователи разработали гидрофобный медный катализатор, который повышает конверсию СО2 в топливо, такое как этилен и этанол.

Ископаемое топливо является нашим самым важным источником энергии и химического сырья, но также является основным источником глобального CO2 выбросы. Электрокаталитическое восстановление СО2 может обеспечить устойчивое решение этой дилеммы.

«Мы были вдохновлены водолазным пауком, который захватывает большой воздушный пузырь возле живота, используя плотный слой супергидрофобных волос», — объясняет Виктор Мугель из ETH Zurich в Швейцарии, который руководил исследованием. «Эти конструкции ранее использовались для создания самоочищающихся устройств или средств против запотевания. Мы решили попробовать их в электрокатализе, и они прекрасно работают ».

Чтобы подражать волосам паука, команда Мугеля создала медные электроды, покрытые иерархически структурированными дендритами. «Мы легко выращиваем их путем электроосаждения», — объясняет он. «Затем мы погружаем их в воскообразный алкантиол, который связывается с медью, покрывая его монослоем, который, несмотря на толщину всего в два нанометра, превращает электрод в супергидрофобный материал».

Subaquatic spiders inspire CO2 reduction catalyst - ABC Chemicals

Ифан Стивенс, эксперт по электрокатализу из Имперского колледжа в Лондоне, Великобритания, называет работу «очень элегантным доказательством концепции». «Благодаря гидрофобной структуре меди исследователям удается захватывать пузырьки воздуха прямо на поверхности катализатора, увеличивая содержание СО2 концентрация возле активных мест », — говорит он. Это также дает убедительное объяснение более ранним наблюдениям, что присутствие гидрофобных элементов, таких как оксид меди или тефлон, может значительно улучшить СО2 снижение.

Мелани МакГрегор, эксперт по смачиванию наноструктур из Университета Южной Австралии, говорит, что «здорово, что кто-то наконец использует эффект захваченных нанопузырьков, чтобы сделать что-то полезное».

«Стратегия нанесения покрытия особенно аккуратна, что делает медь совершенно гидрофобной, не маскируя ее топографию, что могло бы препятствовать каталитической реакции», — добавляет она.

Новый катализатор уменьшает образование газообразного водорода — нежелательная побочная реакция в водном СО2 сокращение — и способствует производству многоуглеродистой продукции. Команда получила большое количество этилена и этанола, которые ценны как топливо или строительные блоки для химической промышленности. «Это благодаря гидрофобности медных дендритов», — говорит Стивенс. «Без захваченных пузырьков газа вы были бы ограничены низкими концентрациями СО2 растворяется в воде. Мугель объясняет, что угарный газ также может быть ключевым: «Угарный газ является важным промежуточным продуктом в образовании многоуглеродных продуктов, которые обычно выходят из воды из-за своей низкой растворимости, но в этом случае также остаются в газовых пузырьках рядом с электродом».

Стивенс утверждает, что метод нуждается в улучшении, прежде чем он может быть реализован в реальных устройствах. Мугель отмечает, что команда «знает о недостатках и работает над созданием лучших решений». Оба надеются, что дальнейшие исследования гидрофобных материалов откроют путь для новых интересных разработок в области электрокатализа.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *