Synthesis and investigation of noble-metal free mesoporous carbon-based catalysts for the electrochemical CO2 reduction

Il rapido aumento della concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera terrestre ha causato diversi problemi ambientali che hanno destato preoccupazione e un crescente interesse per la riduzione chimica della CO2 in prodotti ad alto valore. Tra le possibili alternative per la cattura e l'utilizzo del carbonio, l'elettrocatalisi ha rapidamente attirato l'attenzione nonostante soffra ancora di numerose limitazioni, tra cui la necessità di sviluppare un catalizzatore altamente attivo, selettivo e stabile. Tra i possibili candidati, i materiali carboniosi si sono distinti per le loro interessanti proprietà, il basso costo e la grande disponibilità. Questo lavoro mira alla sintesi e lo studio delle proprietà catalitiche per la riduzione elettrochimica della CO2 di carboni mesoporosi ordinati dopati con azoto. I carboni porosi si sono distinti tra i vari materiali carboniosi grazie alla loro elevata area superficiale e alle loro controllabili strutture porose. La sintesi del carbon è avvenuta tramite autoassemblaggio, promosso dall'evaporazione del solvente, del copolimero a blocchi Pluronic F127, utilizzato come agente templante, con una resina fenolica solubile a basso peso molecolare, con il ruolo precursore del carbone. Per l'introduzione di azoto nel reticolo del carbone è stata utilizzata cianoguanidina. Tre diversi trattamenti termici sono stati utilizzati per studiare il ruolo della struttura porosa. Inoltre, sono stati analizzati campioni di carboni mesoporosi ordinati CMK-3 dopati con azoto sintetizzati con il metodo dell’hard-templating. Infine, è stato sintetizzato un carbone mesoporoso dopato con azoto e rame, con l'obiettivo di combinare le migliori caratteristiche dei due diversi tipi di catalizzatore e studiarne le prestazioni.