В ходе исследования, проведённого в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Национальной ускорительной лаборатории SLAC в США, ученые выявили важные факторы, которые ограничивают эффективность медных катализаторов. Они являются важными инструментами искусственного фотосинтеза, способными преобразовывать углекислый газ и воду в полезное топливо.
Применение передовых методов рентгеновской съемки позволило ученым наблюдать за наночастицами меди в процессе их работы. Особенно эффективным оказалось использование малоуглового рассеяния рентгеновских лучей, которое обычно применяется для изучения мягких материалов. Этот подход позволил раскрыть процессы разрушения катализаторов во время реакций и дал исследователям долгожданные ответы на задачу, над которой они бились десятилетиями.
В результате многолетних исследований был выявлен процесс электрохимического восстановления CO2 (CO2RR), позволяющий преобразовывать углекислый газ и воду в полезные химические вещества и топливо, который стал объектом внимания ученых на протяжении десятилетий.
В 1980-х годах было обнаружено, что медь является эффективным катализатором для производства веществ, таких как этанол и этилен, которые находят широкое применение в производстве пластмасс.
Углеродные подложки с иономерным покрытием применяются для стабилизации наночастиц меди, что способствует снижению повреждений и повышению долговечности во время реакций преобразования CO2.
Отслеживание процесса распада катализатора также является важным аспектом в исследованиях на данную тему.
Изучение активных центров меди показало, что они участвуют в химических реакциях с CO2 и водой, что приводит к образованию новых соединений. Ученые, работая над улучшением эффективности процесса, столкнулись с проблемой скоропортящейся производительности меди в процессе CO2RR. Однако новое исследование, проведенное в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли и Национальной ускорительной лаборатории SLAC, принесло некоторые ответы на этот вопрос. Исследователи смогли наблюдать за действиями наночастиц меди во время реакции с помощью передовых методов рентгеновской визуализации.