Recentelijk, elektrochemische conversie (e-chemical) technologie - die koolstofdioxide omzet in verbindingen met een hoge toegevoegde waarde met behulp van hernieuwbare elektriciteit - heeft onderzoeksaandacht gekregen als een technologie voor het gebruik van koolstofafvang (CCU). Deze groene koolstofbrontechnologie maakt gebruik van elektrochemische reacties waarbij koolstofdioxide en water worden gebruikt als de enige chemische grondstof om verschillende verbindingen te synthetiseren, in plaats van conventionele fossiele brandstoffen. Elektrochemische CO ₂ omzetting kan in de petrochemische industrie belangrijke moleculen met toegevoegde waarde opleveren, zoals koolmonoxide en ethyleen. Ethyleen, ook wel de 'rijst van de industrie' genoemd, ' wordt veel gebruikt om verschillende chemische producten en polymeren te produceren, maar het is een grotere uitdaging om uit elektrochemische CO . te produceren ₂ vermindering. Het gebrek aan begrip van de reactieroute waarmee koolstofdioxide wordt omgezet in ethyleen heeft de ontwikkeling van hoogwaardige katalysatorsystemen beperkt en de toepassing ervan om waardevollere chemicaliën te produceren, bevorderd.

Om deze beperking te overwinnen, een binnenlands onderzoeksteam in Zuid-Korea heeft een doorbraak bereikt in de onthulling van een belangrijk pad-triggerend tussenproduct in de ethyleenproductiereactie. Dr. Yun-Jeong Hwang en haar team van het Clean Energy Research Center van het Korea Institute of Science and Technology (KIST) hebben aangekondigd dat ze met succes de belangrijkste tussenproducten hebben geadsorbeerd op het oppervlak van een op koper gebaseerde katalysator tijdens elektrochemische CO ₂ vermindering van de productie van ethyleen en analyseerde het gedrag ervan in realtime. Dit onderzoek is uitgevoerd in samenwerking met professor Woo-Yul Kim en zijn team van de afdeling Chemische en Biologische Technologie, Sookmyung Vrouwenuniversiteit, met de steun van het technologieontwikkelingsproject op het gebied van klimaatverandering (Next Generation Carbon Upcycling Project Group, geleid door Ki-Won Jun).

Er is gemeld dat op koper gebaseerde katalysatoren de omzetting van kooldioxide kunnen bevorderen om niet alleen relatief eenvoudig koolmonoxide of mierenzuur te synthetiseren, maar ook verbindingen met meerdere koolstofatomen zoals ethyleen en ethanol. Hoe dan ook, de ontwikkeling van controletechnologie voor het selectief synthetiseren van verbindingen met een hoge toegevoegde waarde is beperkt vanwege het ontbreken van informatie over de belangrijkste tussenproducten en routes van de vormingsreactie van koolstof-koolstofbindingen.

Door middel van infraroodspectroscopie, het onderzoeksteam observeerde het tussenproduct dat verantwoordelijk is voor de vorming van het ethyleentussenproduct (OCCO) en degene die verantwoordelijk is voor de productie van methaan (CHO). Het tussenproduct is een dimeer van koolmonoxide dat wordt gevormd tijdens de omzettingsreactie van kooldioxide op het oppervlak van de koperen nanodeeltjeskatalysator. Als resultaat, tegelijkertijd werden koolmonoxide en het ethyleentussenproduct (OCCO) geproduceerd, overwegende dat het methanoltussenproduct (CHO) relatief langzamer werd geproduceerd dan de twee andere tussenproducten, wat de mogelijkheid suggereert om de selectiviteit van de vorming van verbindingen op het katalysatoroppervlak verder te verbeteren door de reactieroute te regelen.

In aanvulling, koperhydroxide (Cu(OH) ₂ ) nanodraad werd voorgesteld als een veelbelovende katalysator die uitstekende prestaties vertoont ten aanzien van de productie van ethyleen door de vorming van koolstof-koolstofbindingen te versnellen. Het onderzoeksteam ontdekte dat er meerdere katalytische plaatsen waren waarop koolmonoxide kan worden geadsorbeerd op het oppervlak van de katalysator die is afgeleid van koperhydroxide en dat koolmonoxide dat op een specifieke plaats wordt geadsorbeerd, snel een tussenproduct vormt door de vorming van koolstof-koolstofbindingen. Verder onderzoek naar dit tussenproduct zal naar verwachting aanzienlijk bijdragen aan de identificatie van de actieve plaatsen voor de vorming van koolstof-koolstofbindingen, dat onderwerp van discussie is geweest.

"Het succes van deze studie is significant omdat het een belangrijke richting heeft gegeven voor fundamenteel onderzoek met betrekking tot kunstmatige fotosynthese dat nog niet is onderzocht in Korea, door een gezamenlijk onderzoek van zowel het onderzoeksinstituut als de universiteit, " zei Dr. Yun-Jeong Hwang van KIST. "Op basis hiervan, we zullen in staat zijn om een ​​significante bijdrage te leveren aan de groei van de volgende generatie technologie voor het omzetten van koolstofbronnen op basis van duurzame energie als reactie op klimaatverandering."