Flüssige Kraftstoffe aus Kohle

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Elektrokatalysator a-CuTi@Cu wandelt CO2 in Multikohlenstoffprodukte um

Wie ein chinesisches Forscherteam in Angewandte Chemie berichtet, produziert aktives Kupfer auf einer amorphen Kupfer/Titan-Legierung Ethanol, Aceton und n-Butanol mit hoher Effizienz. Ein neuer Elektrokatalysator namens a-CuTi@Cu wandelt CO2 in flüssige Brennstoffe um. Das Team der Universität Foshan (Foshan, Guangdong), der University of Science and Technology of China (Hefei, Anhui) und der Xi’an Shiyou University (Xi’an, Shaanxi) hat einen neuartigen Elektrokatalysator entwickelt, der CO2 effizient in flüssige Kraftstoffe mit mehreren Kohlenstoffatomen (C2-4) umwandelt. Die Hauptprodukte sind Ethanol, Aceton und n-Butanol.

Zapfhähne – Foto © Gerhard Hofmann für Solarify

Zur Herstellung des Elektrokatalysators haben Fei Hu, Tingting Kong, Jun Jiang, and Yujie Xiong dünne Bänder aus einer Kupfer/Titan-Legierung mit Flusssäure geätzt, um das Titan von der Oberfläche zu entfernen. Das Ergebnis ist ein Material mit der Bezeichnung a-CuTi@Cu, das eine poröse Kupferoberfläche auf einer amorphen CuTi-Legierung aufweist. Es besitzt katalytisch aktive Kupferzentren mit bemerkenswert hoher Aktivität, Selektivität und Stabilität für die Reduktion von CO2 zu C2+-Produkten (Gesamtwirkungsgrad von ca. 49 % bei 0,8 V gegenüber einer reversiblen Wasserstoff-Elektrode für C2-4, und es ist mindestens drei Monate lang stabil). Im Gegensatz dazu erzeugt eine reine Kupferfolie C1-Produkte, aber kaum C2+-Produkte.

Bei der Reaktion handelt es sich um einen mehrstufigen Elektronentransferprozess über verschiedene Zwischenstufen. In dem neuen Elektrokatalysator spielen die inaktiven Titanatome unter der Oberfläche eine wichtige Rolle: Sie erhöhen die Elektronendichte der Cu-Atome an der Oberfläche. Dies stabilisiert die Adsorption von *CO, dem wichtigsten Zwischenprodukt bei der Bildung von Multikohlenstoffprodukten, ermöglicht eine hohe Bedeckung der Oberfläche mit *CO und senkt die Energiebarriere für die Di- und Trimerisierung des *CO, wenn neue Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen gebildet werden.

Yujie Xiong ist Lehrstuhlinhaber für Chemie an der University of Science and Technology of China. Sein Hauptfachgebiet ist der künstliche Kohlenstoffkreislauf.

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