Гетерогенные электрокатализаторы восстановления углекислого газа на основе комплексов меди, железа и марганца с пектатом натрия

Были синтезированы комплексы пектата натрия с медью, марганцем и железом. Строение и состав полученных комплексов были доказаны методами инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье, электронного парамагнитного резонанса, термогравиметрии, атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой. Впервые выявлены электрокаталитические свойства комплексов пектата натрия с медью ПГ-NaCu и пектата натрия с марганцем ПГ-NaMn в отношении реакции восстановления углекислого газа. Комплекс ПГ-NaCu оказался высокоактивным в электрокаталитическом превращении CO2 в CH4 в воде как в гетерогенных, так и в гомогенных условиях с выходом по току ~20%. Достоинствами катализатора являются его стабильность и возможность достижения хороших плотностей рабочего тока ~10.5 мА /см2. Комплекс ПГ-NaMn, в свою очередь, способствует каталитическому восстановлению СО2 до СО с выходом по току 53% и плотностью тока ~ 11 мА/см2. Стоит отметить, что катализаторы электровосстановления СО2 на основе Mn крайне редки. Достигнутая плотность тока в случае ПГ-NaMn является одной из самых высоких и сравнима с плотностью тока для описанного в литературе гораздо более дорогостоящего графен-содержащего катализатора (Cl, N)-Mn/G. В гомогенных условиях оба катализатора работают на грани гетерогенного и гомогенного катализа. Можно сказать, что они наногетерогенные, поскольку сочетают в себе преимущества молекулярных катализаторов, растворимых в воде, а также гетерогенных из-за большой молекулярной массы. Все исследовавшиеся комплексы пектата натрия (с медью, железом и марганцем) проявляют каталитическую активность в отношении реакции выделения водорода из воды. Каталитическое снижение перенапряжения реакции выделения водорода комплексами в ряде случаев достигает 350 мВ.