Репортаж от Wedoany，Ученые из Университета Тохоку (Tohoku University, Япония) и Индийского технологического института Индора (Indian Institute of Technology Indore, Индия) совместно разработали катализатор на основе медных нанокластеров, который позволяет превращать углекислый газ в метанол, значительно сокращая образование нежелательного побочного продукта — формиата. Исследование демонстрирует преобразование CO₂ в ценное топливо в мягких условиях.
Исследовательская группа синтезировала сульфид-темплатированный медный нанокластер (S@Cu₅₀S₁₂(StBu)₂₀(CF₃COO)₁₂) с точно контролируемой структурой ядро-оболочка: внутреннее ядро состоит из S@Cu₁₄S₁₂, внешняя оболочка образована Cu₃₆(StBu)₂₀ и защищена тиольными лигандами. Регулируя соотношение степеней окисления Cu(I) и Cu(II), команда изменила путь электрохимической реакции, не затрагивая общую геометрическую структуру катализатора. По сравнению с традиционными медными катализаторами, этот новый нанокластер при напряжении -1,0 В (относительно обратимого водородного электрода, RHE) снизил фарадеевскую эффективность образования формиата с примерно 38% до менее 11%, одновременно достигнув фарадеевской эффективности по метанолу около 19%, тогда как старый катализатор вообще не производил метанол.
Команда отмечает, что тонкая настройка баланса Cu(I)/Cu(II) может принципиально перенаправить путь реакции, предлагая молекулярную стратегию для преодоления ограничений селективности, присущих катализу на медных нанокластерах. Добавление ионов серы в центр нанокластера изменяет его электронную структуру, влияя на взаимодействие промежуточных продуктов реакции с поверхностью катализатора. Доцент Университета Тохоку доктор Юити Нэгиси (Yuichi Negishi) подвел итог: это исследование впервые убедительно доказывает, что точное регулирование валентности меди в медных нанокластерах может напрямую влиять на селективность пути восстановления CO₂.
Исследование опубликовано в журнале открытого доступа JACS Au.
