Dunne plakjes wolfraamdiselenide in en ionische vloeistof zijn een prima katalysator voor de elektrochemische omzetting van CO2 in CO. Amin Salehi-Khojin en collega’s van de universiteit van Illinois denken het te kunnen gebruiken als ‘kunstmatig bladgroen’, schrijven ze in Science.

Die omzetting kun je dan beschouwen als de eerste stap en tevens moeilijkste stap van kunstmatige fotosynthese. Als je eenmaal CO hebt, dat veel reactiever is dan CO₂, is doorreageren tot nuttige producten niet zo moeilijk meer.

Dat wolfraamdiselenide (WSe₂) is een zogeheten overgangsmetaal-dichalcogenide, net als bijvoorbeeld molybdeendisulfide waarmee ook al successen op CO₂-reductiegebied zijn gemeld. Theoretisch kunnen deze materialen 2D-lagen vormen, ongeveer zoals grafeen. Of de in dit artikel opgevoerde ‘nanoflakes’ echt zo dun zijn is niet duidelijk - waarschijnlijk doet het er ook niet zo toe, zolang ze niet dikker worden dan een paar van die 2D-laagjes op elkaar.

De ionische vloeistof, 1-ethyl-3-metylimidazoliumtetrafluorboraat (EMIM-BF₄), wordt normaal gesproken gebruikt als oplosmiddel. Hier dient ze echter vooral als co-katalysator, die je voor het beste resultaat moet verdunnen met 50 % water. De auteurs hebben aanwijzingen dat de EMIM⁺ -ionen complexen vormen met CO₂ en die moleculen zo naar het WSe₂-oppervlak transporteren.

Een elektrochemische cel met het WSe₂/water/EMIM-BF₄-mengsel als elektrolyt blijkt CO te kunnen produceren bij een overpotentiaal van slechts 54 millivolt. Volgens de auteurs presteren de ‘nanoflakes’ een factor 60 beter dan dikkere brokken van hetzelfde materiaal, en doet WSe2 het tweemaal zo goed als andere dichalcogeniden die ze hebben uitgeprobeerd.

De onderzoekers hebben het ook al verwerkt in een opzetje met twee zonnecellen in serie; die hielden het maar vier uur uit, maar de ionische vloeistof was zelfs na 100 uur nog bruikbaar.

bron: Department of Energy, Science