Halida menjanjikan dalam meningkatkan kinerja katalis yang digunakan dalam konversi karbon dioksida. Sebuah tim ilmuwan memeriksa kemajuan dan tantangan terkini terkait halida, dan memberikan pandangan mereka tentang arah penelitian di masa depan.

Tim menerbitkan temuan mereka dalam makalah ulasan di jurnal Energi riset nano Pada tanggal 30 November 2022.

Para ilmuwan sedang mengamati reaksi reduksi elektrokimia karbon dioksida (CO).₂RR) sebagai teknologi yang menjanjikan untuk membantu mengurangi pemanasan global dan menyimpan energi terbarukan. Agar teknologi ini berhasil, dibutuhkan elektrokatalisator yang efisien dan berbiaya rendah. Meskipun keberadaan karbon dioksida dimungkinkan₂RR berpendapat, penggunaannya saat ini terbatas karena katalisator aktivitas, selektivitas, efisiensi sistem, dan pemahaman tentang jalur reaksi.

Ada kebutuhan yang kuat untuk mengembangkan elektrokatalis dengan aktivitas dan selektivitas tinggi untuk CO₂ Teknologi hisap listrik untuk menemukan aplikasi praktis.

Oleh karena itu, tim peneliti melakukan kajian komprehensif tentang peran dan mekanisme ion halida dalam karbon dioksida₂Proses RR untuk membantu memandu desain elektrokatalis yang efisien di masa depan dengan lebih baik. “Tujuan utamanya adalah merancang katalis konversi karbon dioksida yang lebih efisien dan energik₂ Dalam bahan kimia dan bahan bakar bernilai tambah. Ada aplikasi yang kuat dalam menggunakan karbon, kata Yanui Lum, seorang peneliti di Institut Penelitian dan Teknik Material, Badan Sains, Teknologi, dan Penelitian.

Dalam tinjauan mereka, tim mengeksplorasi peran ion halida dalam struktur dan morfologi elektrokatalis. Selanjutnya, mereka memeriksa hubungan antara ion halida dan keadaan valensi situs aktif pada permukaan katalis. Kemudian, mereka merangkum mekanisme peningkatan CO2 halida₂ Efisiensi konversi, termasuk cara melibatkan ion halida Transfer elektron dan pengaruhnya terhadap jalannya reaksi. Mereka menyimpulkan studi mereka dengan ringkasan dan proyeksi masa depan. “Kami ingin menyoroti dan mendorong lebih banyak penelitian tentang penggabungan elemen halogen dan interaksinya dengan karbon dioksida₂ kata Lum.

Tim menyoroti tiga bidang yang mereka yakini memerlukan penyelidikan dan penelitian mendalam. Pertama, tim merekomendasikan merancang sistem model untuk mengidentifikasi mekanisme kunci dalam situasi yang berbeda. Tim membuat katalog mekanisme dimana halida berkontribusi pada karbon dioksida elektrokimia₂ Pengurangan di bawah reorganisasi struktur nano, modifikasi struktur elektronik, dan promosi langsung.

Namun, semua faktor tersebut dapat mempengaruhi katalis secara bersamaan, sehingga sulit untuk membedakan faktor utama mana yang berperan. Oleh karena itu, untuk mendapatkan wawasan tentang peran ion halida dalam CO₂ reaksi reduksi, tim menganggap perlu untuk secara sistematis merancang sistem model yang terdefinisi dengan baik untuk mempelajari mekanisme kunci dari setiap kasus.

Rekomendasi kedua mereka adalah mengembangkan alat karakterisasi in situ tingkat lanjut untuk lebih memahami peran halida. dibawah Istilah interaksi, struktur permukaan katalis, situs aktif, keadaan valensi, dan zat antara reaksi dapat berubah secara dinamis. Namun, perubahan dinamis ini sering terjadi dalam durasi yang sangat singkat, dan peran halida dalam proses tersebut mungkin tidak sepenuhnya tercermin dalam studi ex situ.

Oleh karena itu, tim merekomendasikan bahwa properti dan metode lanjutan harus digunakan in situ untuk mengukur permukaan katalis dan perubahan struktur. Misalnya, spektroskopi serapan sinar-X in situ dapat digunakan untuk mempelajari keadaan oksidasi katalis dalam kondisi reaksi. Mikroskop elektron transmisi in situ dapat digunakan untuk mengamati bagaimana struktur nano katalis berubah selama CO.₂ steno.

Rekomendasi ketiga mereka adalah mengeksplorasi struktur katalis berbasis halida baru. Sampai saat ini, penelitian telah difokuskan pada pengembangan elektrokatalis berbasis logam halida. Selain sistem ini, mungkin ada peluang lain untuk merancang jenis elektrokatalis baru. Misalnya, penggunaan halogen dalam katalis berbasis karbon dan penggunaan senyawa halida organik sebagai aditif molekuler untuk meningkatkan aktivitas elektrokatalitik dapat menjadi jalan baru yang sangat menjanjikan untuk eksplorasi.