（招待）希釈二酸化炭素の選択的アップグレードのためのカーボン担持分子錯体電極触媒

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Novel catalyst design for efficient CO2 conversion from dilute sources, with insights into geopolymer-based electrode fabrication.

再生可能エネルギー駆動の電気化学的CO₂還元は、CO₂を高付加価値化学品へアップサイクルし、炭素中立経済を推進するための有望な戦略として広く認識されている。このようなシステムの成功は、CO₂還元反応（e-CO₂RR）を効率的かつ選択的に促進できる費用対効果の高い触媒の開発に決定的に依存している。報告されている電極触媒材料の中で、コバルトフタロシアニン（CoPc）などの分子錯体は、低過電圧でCO₂を高選択的にCOへ変換する能力を含む独自の特性により、近年かなりの注目を集めている。しかしながら、CoPcは、特に電極表面上への高担持量において凝集に悩まされ、活性表面積の減少と電子伝導性の低下により触媒性能を低下させる。本研究では、CoPcを水溶液中に分散させる簡便かつスケーラブルなアプローチを紹介する。この戦略はまた、凝集を最小限に抑えながらCoPcとジオポリマーとの複合化を可能にし、それによりe-CO₂RRを介した選択的かつ効率的なCO生成への応用を促進する。パーライト–メタカオリンジオポリマーで包括されたグラフェン担持CoPcを、模擬バイオガス（40% CO₂および60% CH₄）中の低濃度CO₂からのCO生成のために開発した。ジオポリマーマトリックスの二機能性、すなわち高い電気伝導度（3.52 ± 0.4 S m⁻¹）とCO₂吸着能（0.16 mmol CO₂ g⁻¹）は、効率的な電荷移動を促進し、局所的に濃縮されたCO₂環境を保証する。決定的に重要なこととして、開発した触媒は、H₂Sの存在下でも堅牢なe-CO₂RR性能を示し、0.69 Vという低過電圧でターンオーバー頻度（2.3 ± 0.3 s⁻¹）とファラデー効率（93.7 ± 3.1%）を達成し、未修飾のグラフェン-CoPcベンチマーク（ターンオーバー頻度：1.37 ± 0.1 s⁻¹；ファラデー効率：46.3 ± 2.0%）の性能を大幅に上回った。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Renewable energy–driven electrocatalytic CO₂ reduction is widely regarded as a promising strategy for upcycling CO₂ into value-added chemicals and advancing a carbon-neutral economy. The success of such systems depends critically on the development of cost-effective catalysts that can efficiently and selectively promote the CO₂ reduction reaction (e-CO₂RR). Among the reported electrocatalyst materials, molecular complexes such as cobalt phthalocyanine (CoPc) have attracted considerable attention in recent years due to their unique properties, including the ability to convert CO₂ to CO with high selectivity at low overpotentials. However, CoPc suffers from aggregation, particularly at high loadings on electrode surfaces, which diminishes catalytic performance by reducing the active surface area and lowering electronic conductivity. In this study, we introduce a simple and scalable approach to disperse CoPc in aqueous solution. This strategy also enables the composition of CoPc with geopolymers while minimizing aggregation, thereby facilitating their application in the selective and efficient generation of CO via e-CO₂RR. Perlite–Metakaolin geopolymer-encapsulated graphene-supported CoPc was developed for CO production from low-concentration CO 2 in simulated biogas (40% CO 2 and 60% CH 4 ). The geopolymer matrix's dual functionality, including high electrical conductivity (3.52 ± 0.4 S m⁻¹) and CO₂ adsorption capacity (0.16 mmol CO₂ g⁻¹), facilitates efficient charge transfer and ensures a locally enriched CO 2 environment. Crucially, the developed catalyst demonstrated robust e-CO2RR performance even in the presence og H 2 S, achiving turnover frequency (2.3 ± 0.3 s⁻¹) and Faradaic efficiency (93.7 ± 3.1%) at the expense of a low overpotential of 0.69 V, substantially exceeding the performance of the pristine graphene-CoPc benchmark (turnover frequency: 1.37 ± 0.1 s⁻¹; Faradaic efficiency: 46.3 ± 2.0%).

• openalex https://doi.org/10.1149/ma2026-01141036mtgabsfirst seen 2026-07-18 05:50:11