Seul Milli Universiteti tərəfindən

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləria–d, CO₂RR-dən əvvəl və sonra Cu–Ag ərintisinin səth quruluşu və elementar xəritəsi. e–h, CO₂RR-dən əvvəl və sonra Cu–Zn ərintisinin səth quruluşu və xəritələşdirilməsi. i–j, Ərinti tərkibinin funksiyası kimi məhsulun seçiciliyi. Kredit: Təbiət Katalizi

Seul Milli Universiteti Mühəndislik Kolleci, birgə tədqiqat qrupunun elektrokimyəvi CO₂ çevrilmə reaksiyaları zamanı mis ərintisi katalizatorlarının yenidən qurulması mexanizmini aydınlaşdırmaq üçün dünyada ilk olduğunu açıqladı.

Tədqiqat reaksiya zamanı katalizator səthi strukturlarında atomların yenidən qurulmasına işıq salır və operando şəraitdə faktiki aktiv sahələrin proqnozlaşdırılması və layihələndirilməsi metodologiyasını təqdim edir. Tapıntılar Nature Catalysis jurnalında dərc edilib və üzlük məqaləsi kimi seçilib. Komandaya professor Young-Chang Joo (Material Elmləri və Mühəndisliyi Departamenti) və professor Jungwon Park (Kimya və Biologiya Mühəndisliyi Məktəbi) başçılıq edirdilər, professorlar Dae-Hyun Nam (Material Elmləri və Mühəndisliyi Departamenti) və Seoin Baek (KU-KIST) Koreya Universiteti ilə əməkdaşlıq edir.

CO₂-nin elektrokimyəvi azaldılması karbon neytrallığına nail olmaqda əsas texnologiya kimi ortaya çıxdı və istixana qazı CO₂-nin təmiz və qiymətli kimyəvi xammallara çevrilməsinə imkan verdi. Mis (Cu) əsaslı katalizatorlar etilen (C₂H₄) və etanol (C₂H₅OH) kimi yüksək dəyərli çoxkarbonlu birləşmələrin istehsalı üçün xüsusilə diqqətəlayiqdir.

Bununla belə, tək metal Cu katalizatorları reaksiya yollarını seçici şəkildə idarə etməkdə daxili məhdudiyyətlərlə üzləşirlər. Çoxlu aktiv sahələr yaratmaq üçün Cu-nun digər metallarla əridilməsi məhsulun seçiciliyini və katalitik səmərəliliyini artırmaq üçün bir strategiya olmuşdur. Əvvəlki tədqiqatlar səth tərkibinin və nanostrukturun sintetik nəzarətinə diqqət yetirsə də, faktiki reaksiya şəraitində dinamik dəyişiklikləri nəzərdən qaçırmışdır.Oyna

00:00

00:14SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

OynaCO ₂ ilə doymuş 0,1 M KHCO _{3 elektrolitindən istifadə edərək CO 2} RR zamanı Cu-Ag nazik təbəqəsinin yerində e-LCTEM -0,8 V (RHE ilə müqayisədə) 160 s tətbiq olunan potensialda. Kredit: Təbiət Katalizi (2025). DOI: 10.1038/s41929-025-01368-9

CO₂ elektroreduksiyası zamanı katalizator səthinin dinamik yenidən qurulması – metalın təkrar əriməsi və yenidən çökməsi nəticəsində – qaçılmaz olur. Bu, tez-tez əvvəlcə optimal fəaliyyət üçün nəzərdə tutulmuş incə tənzimlənmiş səth strukturunu pozur və katalizatorun işini proqnozlaşdırmaq və ya optimallaşdırmaq çətinləşdirir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1758271698&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-09-copper-alloy-catalysts-surface-conversion.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQwLjAuNzMzOS4xMjgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxNDAuMC43MzM5LjEyOCJdLFsiTm90PUE_QnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjE0MC4wLjczMzkuMTI4Il1dLDBd&abgtt=6&dt=1758271697938&bpp=1&bdt=243&idt=34&shv=r20250918&mjsv=m202509150101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1758271471%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1758271471%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1758271471%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=3515372512363&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2210&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31094652%2C42531705%2C95370627%2C95370776%2C95371810%2C95371815%2C31094740%2C42533293%2C95344787%2C95371231&oid=2&pvsid=5735278982910421&tmod=726435822&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=196

Mürəkkəblik bimetalik və ya multimetal sistemlərdə gücləndirilir, burada müxtəlif metal növlərinin yenidənqurma prosesindəki rolu əsasən öyrənilməmiş qalır. Buna görə də, bu cür sistemlərdə yenidənqurma hadisələrinin başa düşülməsi və idarə edilməsi CO₂ azaldılması katalizatorunun dizaynını inkişaf etdirmək üçün mühüm addımdır.

Tədqiqatçılar Cu və ikinci dərəcəli metal X arasındakı oksofillik və qarışma qabiliyyətinə əsaslanan material seçim xəritəsini qurdular və dörd təmsilçi Cu-X ərintisi katalizatoru (X = Ag, Fe, Zn, Pd) hazırladılar. Bu katalizatorlar qaz-diffuziya elektrodlarına inteqrasiya edilmiş və səthin yenidən qurulmasına təkan vermək üçün sənaye baxımından müvafiq yüksək cərəyanlı CO₂ elektroreduksiya şərtlərinə məruz qalmışdır.

Kəsik ötürücü elektron mikroskopiyadan (TEM) istifadə edərək, onlar səth strukturu dəyişikliklərini tutmağa müvəffəq oldular – bu, əvvəlki aşağı cərəyan sıxlıqlı katalizatorun yenidən qurulması tədqiqatlarının məhdudiyyətlərini aradan qaldıran nailiyyətdir.

Xüsusilə, Cu-Ag katalizatorları reaksiya zamanı Cu nanohissəciklərinin səthinin əmələ gəlməsini nümayiş etdirdi, Cu-Zn ərintiləri isə vahid elementar paylanmağı qorudu. Oxşar CO istehsal imkanlarına baxmayaraq, yenidənqurma davranışı məhsulun seçiciliyində kəskin fərqlər yaratdı. Cu-Ag-da Cu nanohissəcikləri yüksək Ag tərkibində belə yüksək etanol seçiciliyini qoruyaraq, CO aralıq məhsullarının etanola daha da çevrilməsinə kömək etdi. Bunun əksinə olaraq, Cu-Zn, Cu ilə zəngin aktiv sahələrin olmaması səbəbindən etanol istehsalında azalma göstərdi və bunun əvəzinə CO desorbsiyasına üstünlük verdi.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Bundan əlavə, in-situ maye fazalı TEM vasitəsilə tədqiqatçılar Cu nanohissəciklərinin nüvələşməsini və böyüməsini birbaşa müşahidə etdilər və aralıq adsorbsiya nəticəsində yaranan selektiv həlletmə-yenidən çökmə mexanizmini müəyyən etdilər. Onlar həmçinin nümayiş etdirdilər ki, yenidən çökdürülmüş atomların yenidən təşkili davranışı ərinti komponentlərinin qarışıqlığı ilə müəyyən edilir. Əsas odur ki, onlar həll olunma-yenidən çökmə kinetikasına nəzarət etmək üçün impulslu potensial strategiya tətbiq etdilər və Cu-Zn-də məhsulun seçiciliyini CO-dən etanola uğurla dəyişdirdilər.

Bu tədqiqat Cu əsaslı bimetalik katalizatorlarda səthin yenidən qurulmasını başa düşmək və proqnozlaşdırmaq üçün “dizayn xəritəsi” təqdim edir və əməliyyat zamanı dinamik uyğunlaşan katalizatorların layihələndirilməsi üçün nəzəri əsas təklif edir. Dizayn prinsipləri daha mürəkkəb multimetal sistemlər üçün ümumiləşdirilə bilər və nəticədə katalitik performansı və davamlılığı yaxşılaşdırmaqla CO₂ çevrilmə texnologiyalarının kommersiyalaşdırılmasını inkişaf etdirə bilər.

Professor Young-Chang Joo qeyd etdi: “Bu, elektrokimyəvi CO₂ azaldılması zamanı ərinti katalizatorlarının dinamik rekonstruksiya davranışını sistematik şəkildə ortaya qoyan ilk tədqiqatdır. Sintez şərtlərinin optimallaşdırılmasından kənara çıxmaq və in-situ struktur təkamülünü katalizator dizaynına daxil etməklə, biz yeni katalizator inkişafını təqdim edirik.”

Aparıcı müəllif İntae Kim, birləşmiş magistr-Ph.D. SNU Material Elmləri və Mühəndisliyi Departamentinin tələbəsi, impulslu CO₂ azaldılması şəraitində rekonstruksiya kinetikasını tədqiq etməklə dinamik katalizator dizaynının çərçivəsini genişləndirməyi planlaşdırır.

Ətraflı məlumat: Intae Kim et al, CO2 elektroreduksiya zamanı mis bimetalik katalizatorların yenidən qurulması, Təbiət Katalizi (2025). DOI: 10.1038/s41929-025-01368-9

Jurnal məlumatı: Nature Catalysis 

Seul Milli Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir