이산화탄소 감소 연구의 최신 혁신에는 에탄올을 효율적으로 생산하고 재생 에너지 기술의 주요 진전을 나타내는 새로 개발된 주석 기반 촉매가 포함됩니다. 전기화학적 이산화탄소 환원 반응(CO2RR)을 탄소 기반 연료로 전환하는 것은 이산화탄소 배출을 줄이고 재생 에너지 활용을 촉진하는 유망한 전략을 제공합니다.
CO2 감소 과제
Cn(n≥2) 액체 제품은 에너지 밀도가 높고 보관이 용이하기 때문에 인기가 높습니다. 그러나 CC 커플 링 경로의 조작은 제한된 기계적 이해로 인해 여전히 어려운 과제로 남아 있습니다.
최근 Zhang Tao 교수와 Huang Yanqiang 교수가 이끄는 연구팀은 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스에서 획기적인 연구를 수행했습니다. 중국과학원 다롄 화학물리연구소의 Zhang Tao 교수와 Huang Yanqiang 교수가 이끄는 연구팀은 주석 기반 직렬 전기촉매(SnS2@Sn1-O3G)를 개발했습니다. -0.9 VRHE 및 17.8mA/cm2 기하 전류 밀도 조건에서 촉매는 최대 82.5%의 패러데이 효율로 에탄올을 재현 가능하게 생성할 수 있습니다.
이번 연구는 최근 과학저널 네이처 에너지(Nature Energy)에 게재됐다.
연구진은 3차원 탄소 발포체에서 SnBr2와 티오우레아의 용매열 반응을 수행하여 SnS2@Sn1-O3G를 생성했습니다. 이 전기촉매는 SnS2 나노시트와 원자적으로 분산된 Sn 원자(Sn1-O3G)로 구성됩니다.
기계적 연구에 따르면 이 Sn1-O3G는 *CHO 및 *CO(OH) 중간체를 각각 흡착하여 전례 없는 포르밀-중탄산염 결합 경로를 통해 C-C 결합 형성을 촉진할 수 있습니다.
또한, 연구진은 동위원소 표지 반응물을 사용하여 Sn1-O3G 촉매 위에 형성된 최종 C2 생성물에서 C 원자의 형성 경로를 추적했습니다. 분석 결과, 제품의 메틸C는 포름산에서 나온 반면, 메틸렌C는 이산화탄소에서 나온 것으로 나타났습니다.
황 교수는 “우리 연구는 에탄올 합성에서 C-C 결합 형성을 위한 대체 플랫폼과 원하는 생성물을 얻기 위해 이산화탄소 환원 경로를 조작하기 위한 전략을 제공한다”고 말했다.