Aplicación de los peróxidos de vanadio como materiales de captura directa de carbono en el aire

Título	Aplicación de los peróxidos de vanadio como materiales de captura directa de carbono en el aire
Autores	Eduard Garrido Ribó, Zhiwei Mao, Jacob S. Hirschi, Taylor Linsday, Karlie Bach, Eric D. Walter, Casey R. Simons, Tim J. Zuehlsdorff, May Nyman
Revista	Ciencias Químicas
Fecha	12/21/2023
DOI	https://doi.org/10.1039/d3sc05381d
Introducción	La necesidad de la captura directa del aire (DAC) para mitigar las graves consecuencias del cambio climático es cada vez más evidente. Actualmente se están estudiando numerosos materiales, especialmente óxidos metálicos inorgánicos alcalinos que forman carbonatos, por su potencial en la DAC. Esta investigación se centra en las moléculas metaestables de peróxido de metales de transición de d0 temprano que se estabilizan mediante DAC y otros procesos. El estudio describe la transformación experimental y computacional de A3V(O2)4 (tetraperoxovanadato, A = K, Rb, Cs) en un monocarbonato y finalmente en HKCO3 y KVO4. Por primera vez, se presentan las estructuras monocristalinas de rayos X del tetraperoxovanadato de rubidio y cesio, superando los problemas anteriores de inestabilidad. Técnicas como la espectroscopia infrarroja, la difracción de rayos X en polvo, la RMN de estado sólido de 51V, la termogravimetría-espectrometría de masas en tándem y los cálculos de la teoría del funcional de la densidad convergen en mecanismos de captura y liberación de CO2 en los que interviene el centro de vanadio, a pesar de que los productos finales tras 300 días son bicarbonato y metavanadato. La espectroscopia de resonancia paramagnética de electrones y los ensayos de química húmeda, junto con los estudios computacionales, indican la presencia de aproximadamente un 5% de superóxido adventicio, probablemente formado a través de la reducción del peróxido de vanadio y estabilizado mediante la reacción con CO2. Los álcalis influyen significativamente en la estabilidad de los compuestos de peroxovanadato, disminuyendo en el orden K > Rb > Cs. Aunque los álcalis más pesados capturan CO2 más rápidamente, esto no equivale a una mayor captura de CO2. Cada compuesto captura aproximadamente dos equivalentes de CO2 por centro de vanadio. La tendencia de reactividad entre los peroxovanadatos alcalinos sigue sin explicarse debido a cambios no cuantificables en la especiación alcalina de las reacciones a los productos. Este estudio sienta las bases para comprender y utilizar las especies de peróxidos de metales de transición, incluidos los óxidos metálicos funcionalizados con peróxidos, para la DAC.
Cita	Eduard Garrido Ribó, Zhiwei Mao y Jacob S. Hirschi et al. Implementing vanadium peroxides as direct air carbon capture materials†. Chemical Science. 2023. Vol. 15(5):1700-1713. DOI: 10.1039/d3sc05381d
Elemento	Carbono (C) , Oxígeno (O) , Potasio (K) , Rubidio (Rb) , Vanadio (V)
Materiales	Compuestos químicos , Óxidos
Industria	Investigación y laboratorio

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