Ηλεκτροχημική αναγωγή του διοξειδίου του άνθρακα προς μεθανόλη

Abstract

Η εργασία αυτή έχει ως θέμα την μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα και του μυρμηκικού οξέος (το οποίο είναι ένα από τα κύρια προϊόντα αναγωγής του διοξειδίου) σε οργανικές ενώσεις μικρού μοριακού βάρους. Η αναγωγή έγινε με ηλεκτρόλυση υπό ελεγχόμενο καθοδικό δυναμικό. Οι καταλύτες που χρησιμοποιήθηκαν ήταν μεταλλικά ηλεκτρόδια Cu(88)Sn(6)Pb(6). Τα κύρια προϊόντα της αναγωγής ήταν η μεθανόλη και η αιθανόλη με απόδοση ρεύματος 30,3% και 37,6% αντίστοιχα σε δυναμικό -0,8 VvsAg/AgCl. Η ταχύτητα της αναγωγής αυξάνονταν εκθετικά με το αρνητικό δυναμικό στην περιοχή -0.65 έως -1.00 V. Αύξηση της συγκέντρωσης του HCOOH οδήγησε σε αύξηση της ταχύτητας αναγωγής η οποία όμως δεν ήταν γραμμική συνάρτηση της συγκέντρωσης. Η εκθετική αύξηση της ταχύτητας της αναγωγής με την αύξηση του αρνητικού δυναμικού, υποδηλώνει ότι μία αντίδραση μεταφοράς φορτίου λαμβάνει χώρα στο στάδιο που καθορίζει την ταχύτητα της αντίδρασης. Το κύριο πρόβλημα είναι ότι η αύξηση της ταχύτητας αναγωγής του HCOOH με το δυναμικό συνοδεύεται από μια μεγαλύτερη αύξηση της ταχύτητας έκλυσης του υδρογόνου, με συνέπεια να ελαττώνεται η %CE του ΗCOOH. Για το λόγο αυτό στα επόμενα πειράματά προστέθηκε στο διάλυμα υδροχλωρική χολίνη και διυδροχλωρική N-(1-ναφθυλο) αιθυλενοδιαμίνη, ενώσεις που τροποποιούν την αντίδραση έκλυσης του υδρογόνου. Η προσθήκη στο διάλυμα των ενώσεων αυτών οδήγησε σε σημαντική αύξηση της ταχύτητας της αναγωγής.