Un elettrodo di biossido di titanio chimicamente stabile decorato con nanoparticelle d’argento sembra promettente per convertire la riduzione del biossido di carbonio in risorse utili.
Vetreria diversa in un laboratorio di chimica. Credito immagine: Pavel Danilyuk
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La conversione dell’anidride carbonica atmosferica (CO2), un gas a effetto serra, a risorse utili come il monossido di carbonio, l’acido formico e il metanolo e i loro sottoprodotti è considerato un percorso promettente per mitigare il riscaldamento globale e generare valore economico.
Un approccio alla CO2 la conversione è avvenuta riduzione elettrocatalitica. Questo processo utilizza catalizzatori convenzionali, come piombo, argento, stagno, rame, oro, ecc. supportati su carbonio conduttivo come materiale elettrodico per CO selettiva2 riduzione.
Tuttavia, durante l’elettrocatalisi, l’elettrodo è spesso esposto a un ambiente con pH elevato dell’elettrolita, che può degradare il supporto del catalizzatore e causare gravi preoccupazioni.
Infografica che illustra la conversione dell’anidride carbonica utilizzando il biossido di titanio come catalizzatore. Credito immagine: TUS
Per affrontare questa sfida, un team di ricercatori, guidato dal Sig. Kai Takagi e dal Prof. Chiaki Terashima della Graduate School of Science and Technology e dell’Istituto di ricerca per la scienza e la tecnologia presso l’Università delle Scienze di Tokyo (TUS) in Giappone, ha recentemente sviluppato un supporto catalitico a base di biossido di titanio (TiO2) polvere, un composto comunemente utilizzato in creme solari, vernici, rivestimenti, dentifricio, plastica, carta, prodotti farmaceutici e coloranti alimentari, come alternativa al carbonio per facilitare l’efficacia della CO2 riduzione.
Il loro lavoro è stato reso disponibile online il 4 agosto 2023 e pubblicato nel volume 902 della rivista Scienza dell’ambiente totale il 1° dicembre 2023.
I ricercatori hanno innanzitutto effettuato un trattamento superficiale utilizzando plasma in liquido sicuro ed economico per migliorare le proprietà elettrochimiche del biossido di titanio (TiO2).
“Il TiO trattato al plasma in liquido2 ha mantenuto la sua forma particellare e la struttura cristallina. Inoltre, analisi elementare e valutazione dello stato di legame interfacciale e delle proprietà elettrochimiche del TiO2 ha rivelato che i picchi redox corrispondenti a Ti4+ e Ti3+ derivato da TiO2 è scomparso e la sovratensione dell’idrogeno è diminuita”, sottolinea il Prof. Terashima.
Queste osservazioni hanno portato il team a concludere che su alcune porzioni del TiO ridotto si è verificato un rivestimento o un drogaggio di tungsteno2 superficie.
I ricercatori hanno quindi utilizzato il biossido di titanio come vettore e lo hanno caricato con nanoparticelle d’argento (AgNP), che agiscono come catalizzatori, per sviluppare un elettrodo di diffusione del gas per la CO2 riduzione.
Mentre il biossido di titanio non trattato ha mostrato un’elevata selettività per la CO2 e TiO2 trattato con plasma in liquido con nerofumo2 con il 40% in peso di carico AgNP ha dimostrato una maggiore produzione di idrogeno e prestazioni catalitiche migliorate.
Dato che un rapporto adeguato tra idrogeno e monossido di carbonio è importante per una CO efficace2 riduzione, la tecnologia presentata, quindi, ha un enorme potenziale per la conversione della CO2 a sottoprodotti utili, come il gas di sintesi, considerato un combustibile pulito con un altissimo valore industriale.
Energia verde, sostenibilità – foto illustrativa. Credito immagine: Abby Anaday tramite Unsplash. licenza gratuita
Inoltre, la riduzione elettrocatalitica della CO2 utilizzando il biossido di titanio può essere integrato con fonti di energia rinnovabile, come pannelli solari o energia eolica, per una produzione di CO2 sostenibile e rispettosa dell’ambiente2 conversione. Pertanto, questo lavoro rappresenta un passo significativo verso una gestione efficiente delle emissioni di gas serra e la lotta al cambiamento climatico.
“Si spera che il presente studio promuova la ricerca sulle tecnologie per la neutralità del carbonio e il riciclaggio del carbonio, in linea con gli obiettivi di sviluppo sostenibile 7, 12 e 13 delle Nazioni Unite rispettivamente su energia pulita e accessibile, consumo e produzione responsabili e azione per il clima. Questi, a loro volta, apriranno le porte alla realizzazione di un futuro sostenibile e a zero emissioni di carbonio”, conclude il prof. Terashima.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
