Australische onderzoekers hebben ontdekt dat koperatomen in piramideachtige structuren CO en CO2 selectief omzetten in etheenglycol (C2H6O2).

Koperpiramides etheenglycol

Beeld: Shi-Zhang Qiao / The University of Adelaide

Ling Chen, Shi-Zhang Qiao en collega’s van de University of Adelaide lieten eerder computationeel zien dat een koperkatalysator omgevormd tot piramide de elektrokatalytische activiteit en selectiviteit naar C2-producten zou vergroten. Ze schreven dit effect toe aan verbeterde adsorptie, voorkeurssites voor C-C-koppeling en verbeterde elektronenoverdracht. Het team heeft nu met behulp van dichtheidsfunctionaaltheorie-berekeningen aangetoond dat de omgeving die ontstaat tussen dichtgepakte koperen nanopiramides de selectieve omzetting van CO2 en CO in ethyleenglycol mogelijk maakt.

Deze route is niet gunstig op een vlak koperoppervlak of minder dicht opeengepakte nanopiramides. Dicht op elkaar geplaatste koperen nanopiramides maken de vorming van een extra O-Cu-binding mogelijk tussen geadsorbeerd COH-CO en koper op een aangrenzende piramide. Dat bevordert niet alleen de C-C-koppeling, maar beschermt ook de zuurstofatomen tegen dehydroxylering. De extra binding bevordert ook de hydrogenering tot etheenglycol door het verlagen van de vormingsbarrière voor het belangrijke tussenproduct COH-CHO en onderdrukt kinetisch de gebruikelijke dominante paden.

 

Chen, L. et al. (2021) Chem. Sci. 10.1039/D1SC01694F