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Acalán 121 76 Julio - Diciembre

Figura 5. Adsorción y activación de la molécula de CO2 la formación del radical formilo (•CHO). Las
capacidades de los sitios de Co para adsorber CO
y estabilizar este intermedio radical son vitales para
dirigir la selectividad hacia la formación de etanol.

Paso 4: Formación de formaldehído (HCHO)

El radical formilo sigue la siguiente ruta: •CHO +
+
-
e + H → HCHO.
Paso 5: Reducción a radical metilo (•CH33)

El formaldehído sufre una reducción para formar el
radical metilo: HCHO + 2e + 2H → •CH3 + H2O.
-
+
Esta reducción es posible debido a los múltiples
electrones y protones en la interfaz TiO2/Co, donde
Paso 2: reducción a monóxido de carbono (CO) los sitios Ti , Co proveen electrones y los sitios
3+
2+
3+
Co adyacentes facilitan el rompimiento de la
El CO2 activado sufre la primera reducción molécula de agua.
formal, considerada a menudo la etapa limitante
-
de la velocidad. A partir de los electrones (e ) Paso 6: acoplamiento C-C para formar
fotogenerados en la banda de conducción (BC) acetaldehído (CH3CHO)
del TiO2, son transferidos a través de los sitios
Ti y atrapados por los iones Co (formando En esta etapa se forman los enlaces C-C. El
3+
3+
Co temporalmente), que actúan como centros de radical metilo reacciona con el radical formilo
2+
transferencia de electrones hacia CO2 adsorbido. •CH₃ + •CHO → CH3CHO. La proximidad de los
Los huecos (h ) oxidan H2O para promover la intermediarios radicales adsorbidos en la superf cie
+
producción de protones (H ). con un alto contenido en sitios de Ti y Co favorece
+
este acoplamiento.
Figura 5. Formación de CO Paso 7: hidrogenación f nal a etanol (C2H5OH)
El acetaldehído sufre una hidrogenación f nal para
producir etanol mediante la siguiente reacción:
CH3CHO + 2e⁻ + 2H⁺ → C2H5OH.

3.4 Resumen sinérgico entre las especies químicas
de los fotocatalizadores

• Ti actúa principalmente como un donante
3+
de electrones y un centro reductor fuerte. Facilita la
transferencia de electrones desde el bulk de TiO2
hacia la interfaz y promueve la formación de los
iones Co , cruciales para la adsorción del CO2.
2+
• Co es el sitio principal de adsorción
2+
para el CO2 y el CO. Estabiliza los intermediarios
clave como el radical •CHO y facilita las etapas de
Paso 3: Hidrogenación del CO a radical formilo hidrogenación.
(•CHO)
• Co actúa como un capturador y
3+
A partir de esta etapa comienza la formación transportador de huecos y centro de transferencia de
de productos C2+, donde la adsorción del CO electrones. Ayuda a separar las cargas ef cientemente
3+
2+
+
se ve favorecida en los sitios de Co /Co . La oxidando H2O para generar H . Altera su estado de
-
2+
transferencia simultánea de electrones provenientes oxidación con Co (Co +e ⇌ Co ), mediando la
2+
3+
3+
de los centros Ti /Co y protones conduce a transferencia de electrones a los adsorbatos.
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN