Koper-nanodeeltjes op aangepast grafeen katalyseren de elektrochemische omzetting van koolstofdioxide in etheen. Voorlopig alleen op labschaal maar wie weet, schrijven Shouheng Sun en collega’s van Brown University (VS) in het tijdschrift Nano Energy.

Het werkt alleen wanneer je het grafeen doteert met ‘pyridinische stikstof’. Daarmee worden stikstofkernen bedoeld die de plaats van koolstof innemen en daarbij aan slechts twee van de drie naburige koolstofkernen binden, zie de groene bolletjes in de illustratie (de rode zijn 'grafitische stikstof').

Op deze ondergrond hechtte Sun kopernanodeeltjes van 7 nm diameter, waarbij de totale kopermassa gelijk was aan die van het grafeen. Zo ontstaat een elektrode die, bij een potentiaalverschil van -0,9 V tegenover een waterstofelektrode, CO2 reduceert tot C2H4 met een Faradaïsche efficiëntie van 19% en een selectiviteit van 79%.

Hoe het precies werkt weet Sun nog niet, maar hij vermoedt dat het komt doordat de pyridinische stikstof werkt als Lewisbase, dus elektronenpaardonor. CO2 is een zwak Lewiszuur, wordt dus aangetrokken door die stikstof en komt zo ook in de buurt van de koperdeeltjes. De selectiviteit voor etheen zou dan komen doordat die stikstof tevens de elektronenwolk rond dat koper vervormt.

Het wachten is op iemand die weet uit te rekenen hoe het in theorie gaat.

bron: Brown University