Новый электрокатализатор превратит угарный газ в этанол

Электрохимическая реакция восстановления углекислого газа — один из способов получения полезных органических продуктов, в том числе топлива. Таким образом можно выгодно снизить экологические последствия выбросов парниковых газов. Аналогичную реакцию можно проводить с угарным газом, который также является ее побочным продуктом.

В качестве катализатора можно использовать медьсодержащие системы, которые достаточно эффективны, но при этом остается вопрос избирательности превращения: в результате процесса получается смесь продуктов, тогда как наиболее ценны те, в чьей углеводородной цепочке содержится более двух атомов углерода. К ним относится и этанол. Еще одна частая проблема катализаторов — их недостаточная стабильность, удорожающая использование.

Китайские и российские исследователи представили новый электрокатализатор, ускоряющий превращение угарного газа в разные органические продукты. Разработка представляет собой медную пластину, покрытую оксидом одновалентной меди, на которой закреплены молекулы н-бутиламина. Последний обеспечивает подходящую гидрофобность, то есть снижает сродство воды к электрокатализатору и тем самым способствует его лучшему взаимодействию с угарным газом. Получение оказалось достаточно простым и происходило буквально в одной колбе.

Авторам удалось достичь высокого выхода продуктов с более чем двумя атомами углерода в цепи — 93,5% при плотности тока 151 мА см -2. При таких же параметрах выход составил 68,8 % для этанола, 19,6 % для этилена и 5,1 % для уксусной кислоты. В случае спирта это одно из самых лучших значений для такой реакции. Примечательно, что электрокатализатор смог проработать без потери свойств более 100 часов. Ученые предполагают, что и избирательностью, и стабильностью их разработка обязана гидрофобной «шубе» и оксидному покрытию.

Новый электрокатализатор может стать основой для более эффективного и дешевого способа получения этанола из продуктов горения, усугубляющих парниковый эффект. Кроме того, предложенный авторами способ придания катализаторам гидрофобных свойств может быть полезен и в других системах.