Sebuah tim peneliti telah mengembangkan paradigma penelitian baru yang menyederhanakan pemahaman tentang bagaimana struktur katalis mempengaruhi reaksi mereka. Studi ini berfokus pada reaksi reduksi elektrokimia CO2 menggunakan katalis berbasis Timah-Oksida, sehingga mengungkap wawasan penting mengenai spesies permukaan aktif dan kinerjanya. Terobosan ini memungkinkan desain katalis efisien yang disesuaikan dan membuka jalan bagi eksplorasi reaksi elektrokatalitik lebih lanjut, yang bertujuan untuk meningkatkan pengembangan elektrokatalis yang dapat diskalakan dan berkinerja tinggi.
Dalam kemajuan yang signifikan dalam perjuangan melawan perubahan iklim dan peralihan menuju keberlanjutan, tim peneliti telah memperkenalkan kerangka penelitian baru yang menyederhanakan pemahaman bagaimana struktur katalis mempengaruhi reaksi mereka.
Rincian terobosan para peneliti dipublikasikan di jurnal Kimia terapan.
Memahami bagaimana permukaan katalis mempengaruhi aktivitasnya dapat membantu desain struktur katalis yang efisien untuk kebutuhan reaktivitas tertentu. Namun, memahami mekanisme di balik hubungan ini bukanlah tugas yang mudah mengingat lingkungan mikro antarmuka elektrokatalis yang rumit.
“Untuk menguraikan hal ini, kami mengasah reaksi reduksi elektrokimia CO2 (CO2RR) dalam katalis berbasis Timah-Oksida (Sn-O),” kata Hao Li, profesor di Institut Penelitian Bahan Lanjutan Universitas Tohoku (WPI-AIMR). ) dan penulis makalah yang sesuai. “Dengan melakukan hal ini, kami tidak hanya menemukan permukaan aktifnya jenis katalis berbasis SnO2 selama CO2RR tetapi juga membentuk korelasi yang jelas antara spesiasi permukaan dan kinerja CO2RR.”
Paradigma penelitian standar mengungkap hubungan struktur-properti-aktivitas untuk reaksi reduksi elektrokimia CO2 (CO2RR) pada SnO2. Gambar ini mengilustrasikan rekonstruksi permukaan yang disebabkan oleh kekosongan oksigen (cakupan 1/1 ML) dan spesies aktif permukaan (lapisan Sn) yang bertanggung jawab atas produksi HCOOH selektif. Kredit: Hao Li dkk.
Metode Menjanjikan untuk Pengurangan CO2
CO2RR diakui sebagai metode yang menjanjikan untuk mengurangi emisi CO2 dan memproduksi bahan bakar bernilai tinggi, dengan format asam (HCOOH) menjadi produk yang patut diperhatikan karena berbagai aplikasinya dalam industri seperti farmasi, metalurgi, dan perbaikan lingkungan.
Metode yang diusulkan membantu mengidentifikasi keadaan permukaan asli SnO2 yang bertanggung jawab atas kinerjanya dalam reaksi reduksi CO2 dalam kondisi elektrokatalitik tertentu. Selain itu, tim menguatkan temuan mereka melalui eksperimen menggunakan berbagai bentuk SnO2 dan teknik karakterisasi tingkat lanjut.
Li dan rekan-rekannya mengembangkan metodologi mereka dengan menggabungkan studi teoritis dengan teknik elektrokimia eksperimental.
“Kami menjembatani kesenjangan antara teoritis dan eksperimental, menawarkan pemahaman komprehensif tentang perilaku katalis dalam kondisi dunia nyata dalam prosesnya,” tambah Li.
Tim peneliti sekarang fokus menerapkan metodologi ini pada berbagai reaksi elektrokimia. Dengan melakukan hal tersebut, mereka berharap dapat mengungkap lebih banyak tentang korelasi struktur-aktivitas yang unik, sehingga mempercepat desain elektrokatalis berkinerja tinggi dan terukur.
Referensi: “Menguraikan Hubungan Struktur-Aktivitas Terhadap Elektroreduksi CO2 pada SnO2 dengan Paradigma Penelitian Standar” oleh Zhongyuan Guo, Yihong Yu, Congcong Li, Egon Campos dos Santos, Tianyi Wang, Huihui Li, Jiang Xu, Chuangwei Liu dan Hao Li, 29 Januari 2024, Kimia Terapan Edisi Internasional.
DOI: 10.1002/anie.202319913
