Koolstofdioxide reduceren met zonne-energie werkt het beste in combinatie met een andere omzetting die er niets mee te maken heeft maar nu eenmaal ook moet gebeuren. Een oud idee dat voor het eerst daadwerkelijk in praktijk is gebracht, meldt het tijdschrift Chem.

Het idee is dan dat die tweede reactie de elektronen levert die nodig zijn om CO2 te reduceren tot CO, dat samen met waterstof als bouwsteen kan dienen voor verse chemicaliën. Beide reacties moeten daarvoor tegelijk kunnen verlopen in dezelfde reactor, op het oppervlak van dezelfde katalysator die bovendien elektronen geleidt zodat ze van donor naar acceptor kunnen komen. Tot slot moet die katalysator de benodigde energie kunnen halen uit zonlicht.

Li-Zhu Wu en collega’s van het lab voor supramoleculaire fotochemie van de Chinese academie van wetenschappen hebben nu een systeem weten te vinden dat aan al deze eisen voldoet. Als katalysator gebruiken ze kwantumdots, cadmiumselenide-nanokristallen met een diameter van 2 nm die zijn verpakt in een laagje cadmiumsulfide van drie atomen dik.

Oxidatieve dimerisatie van 1-fenylethanol tot een pinacol maakt de elektronen vrij, die nodig zijn om CO2 te reduceren. Traditioneel worden pinacolen gemaakt door aldehyden of ketonen reductief te dimeriseren, maar met alcoholen als uitgangspunt blijkt het ook te lukken.

Op zich heb je er bedroevend weinig aan. De selectiviteit is in sommige gevallen hoog maar je blijft beneden de 10 mmol opbrengst per gram kwantumdots en per uur. De Chinezen proberen het een beetje te verhullen door in de intro te juichen over meer dan 400 mmol CO* g-1*h-1, maar dát was toen ze in plaats van 1-fenylethanol triethylamine toevoegden als klassieke elektronendonor. En hoewel het klopt dat pinacolverbindingen nuttige grondstoffen zijn voor de farmaceutische industrie, valt de vraag ongetwijfeld in het niet bij de hoeveelheid CO2 waar we anno 2019 van af moeten zien te komen.

Je kunt de publicatie dan ook beter beschouwen als een proof of principle, en startpunt naar een zoektocht naar combinaties van katalysatoren en reacties waar je wél wat aan hebt.

bron: Chem

Onderwerpen