Descrizione del progetto
Conversione di CO2 efficiente grazie all’utilizzo di catalizzatori nanocluster metallici
La conversione elettrochimica della CO2 in carburanti e sostanze chimiche di valore offre una soluzione promettente per compensare i cambiamenti climatici. La conversione della CO2 in prodotti desiderati non è affatto facile, perché la CO2 è una molecola stabile e relativamente poco reattiva. Nonostante i notevoli progressi nella progettazione di catalizzatori di nanoparticelle metalliche che attivano la CO2, l’elevata dispersione delle nanoparticelle convenzionali limita la nostra comprensione fondamentale di come la loro struttura influisca sull’attività catalitica. Il progetto MENACE-CO2, finanziato dall’UE, utilizzerà nanocluster metallici a precisione atomica protetti da ligandi, una nuova classe di catalizzatori le cui dimensioni sono comprese tra piccole molecole e nanoparticelle. A differenza delle nanoparticelle, i nanocluster metallici sono particelle monodisperse con una composizione definita che può essere caratterizzata strutturalmente a livello atomico. Un’ulteriore comprensione del rapporto struttura-attività di un catalizzatore favorirà l’elaborazione di catalizzatori adatti alla conversione di CO2.
Obiettivo
Combatting the menace of global warming requires solutions to recycle carbon dioxide (CO2). Electrochemical (EC) CO2 reduction reactions (CO2RR) could potentially solve this problem by the storage of energy from renewable sources in the form of chemical energy in fuels or value-added chemicals in a sustainable manner. However, CO2 is a highly stable molecule and catalysts are needed to overcome its kinetically sluggish reduction. Despite the considerable progress in the design of metallic nanoparticle (NP) catalysts, the polydispersity of conventional NPs limits the fundamental understanding of structure-activity relationships, which remains the bottleneck for further catalyst development. To overcome this problem, I propose the utilization of a novel class of catalysts that lie in the transition regime between small molecules and NPs: Atomically precise ligand-protected metal nanoclusters (MNCs). Contrary to NPs, MNCs are monodisperse particles with a defined composition that can be structurally characterized at the atomic level. The aim of this project is to develop the full potential of MNCs for catalytic EC CO2RR i) by studying MNC structure-activity relationships, including size, protecting ligands and metal composition; ii) by tuning their catalytic performance, modifying MNCs with molecular metal-oxides to enhance CO2 adsorption; and iii) by their immobilization into nanocarbon materials, improving catalyst stability and performance due to the synergy between the support substrate and supported catalyst. The goal of the MENACE-CO2 project is to shed light into the precise correlation of structure with catalytic properties, enabling the rational optimization of this novel type of catalysts. Moreover, this project will open new perspectives by engineering nanocomposites, recognizing the roles of each component and how they synergize to achieve their properties to, ultimately, open new directions in CO2 conversion.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Spagna