Implementação de peróxidos de vanádio como materiais de captura direta de carbono no ar

Título	Implementação de peróxidos de vanádio como materiais de captura direta de carbono no ar
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	Ciência Química
data	12/21/2023
Doi	https://doi.org/10.1039/d3sc05381d
Introdução	A necessidade da captura direta do ar (DAC) para mitigar as graves consequências das mudanças climáticas está cada vez mais clara. Vários materiais, especialmente óxidos metálicos inorgânicos alcalinos que formam carbonatos, estão sendo estudados atualmente por seu potencial em DAC. Esta pesquisa se concentra em moléculas de peróxido de metal de transição metaestáveis de início d0 que se estabilizam por meio de DAC e outros processos. O estudo descreve a transformação experimental e computacional do A3V(O2)4 (tetraperoxovanadato, A = K, Rb, Cs) em um monocarbonato e, por fim, em HKCO3 e KVO4. Pela primeira vez, as estruturas de raios X de cristal único do tetraperoxovanadato de rubídio e césio são relatadas, superando os desafios anteriores de instabilidade. Técnicas como espectroscopia de infravermelho, difração de raios X em pó, RMN de estado sólido de 51V, espectrometria de massa de termogravimetria em tandem e cálculos da teoria do funcional da densidade convergem para mecanismos de captura e liberação de CO2 envolvendo o centro de vanádio, apesar de os produtos finais após 300 dias serem bicarbonato e metavanadato. A espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica e os ensaios químicos úmidos, juntamente com estudos computacionais, indicam a presença de cerca de 5% de superóxido adventício, provavelmente formado por meio da redução de peróxido de vanádio e estabilizado por meio da reação de CO2. Os álcalis influenciam significativamente a estabilidade dos compostos de peroxovanadato, com a estabilidade diminuindo na ordem de K > Rb > Cs. Embora os álcalis mais pesados capturem CO2 mais rapidamente, isso não equivale a uma maior captura de CO2. Cada composto captura cerca de dois equivalentes de CO2 por centro de vanádio. A tendência de reatividade entre os peroxovanadatos alcalinos permanece inexplicada devido a mudanças não quantificáveis na especiação de álcalis de reações para produtos. Este estudo estabelece a base para a compreensão e utilização de espécies de peróxido de metal de transição, incluindo óxidos de metal funcionalizados com peróxido, para DAC.
Citação	Eduard Garrido Ribó, Zhiwei Mao e 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) , Oxigênio (O) , Potássio (K) , Rubídio (Rb) , Vanádio (V)
Materiais	Compostos químicos , Óxidos
Indústria	Pesquisa e laboratório