Elettroriduzione della CO2 catalizzata da nanocristalli di Cu

Il cambiamento climatico, innescato dalle emissioni di CO2 dovute ad attività umane in costante crescita a partire della prima rivoluzione industriale (1760-1840), rappresenta una delle sfide più pressanti del nostro tempo. La dipendenza mondiale dai combustibili fossili spinge sempre più la ricerca scientifica ad individuare possibili soluzioni con un minor impatto ambientale con studi per catturare, immagazzinare e convertire in prodotti utili la CO2 atmosferica. La conversione della CO2 in molecole di maggior pregio può avvenire con un approccio elettrochimico di elettroriduzione catalizzata in fase eterogenea. Il rame metallico è un materiale che presenta ottime proprietà catalitiche nei confronti della reazione di elettroriduzione della CO2 (ECO2RR); diretta conseguenza è che i catalizzatori più popolari nella ECO2RR sono nanocristalli di Cu con morfologie controllate i quali permettono di sviluppare processi con attività e selettività elevate, grazie ad interazioni preferenziali tra la CO2 ed i suoi intermedi di reazione e determinate superfici cristallografiche. I prodotti principali che è possibile ottenere costituiscono combustibili e importanti precursori chimici dell’industria chimica di base: troviamo molecole ad un atomo di carbonio (C1), quali CH3OH e HCOO– e a due o più atomi di carbonio (C2): CH2CH2, CH3CH2OH, CH3COCH3 e CH3COO–. Oggetto di questa tesi è la sintesi di nanocristalli quali nanocubi (CuNCs) e nanofili (CuNWs) in Cu, la loro caratterizzazione e l’indagine del loro comportamento catalitico nella CO2RR con il fine ultimo di individuare i parametri che regolano la selettività ed eventualmente la resa nei confronti dei prodotti. La resa di produzione in riferimento a un prodotto è valutata come efficienza faradica. Saranno indagate variabili quali il potenziale di riduzione, l’influenza di differenti elettroliti e supporti, oltre che l’influenza di trattamenti superficiali eseguiti sul catalizzatore con operazioni di etching chimico o impiego di molecole organiche come alcantioli.