Naukowcy z VCU odkryli skuteczny katalizator termochemicznej konwersji dwutlenku węgla do kwasu mrówkowego – odkrycie to może przyczynić się do opracowania nowej strategii wychwytywania dwutlenku węgla, którą można ograniczyć w obliczu globalnych zmian klimatu. Potencjalnie istotny czynnik emisji dwutlenku węgla do atmosfery.
„Powszechnie wiadomo, że szybki wzrost ilości gazów cieplarnianych w atmosferze i ich szkodliwy wpływ na środowisko to jedno z głównych wyzwań, przed którymi stoi dziś ludzkość” – powiedział główny autor, dr Shiv N. Khanna, emerytowany profesor Commonwealth na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Humanistycznego Uniwersytetu Virginia (VCU). „Katalityczna konwersja CO2 do użytecznych substancji chemicznych, takich jak kwas mrówkowy (HCOOH), to opłacalna, alternatywna strategia łagodzenia negatywnego wpływu CO2. Kwas mrówkowy to ciecz o niskiej toksyczności, łatwa w transporcie i przechowywaniu w temperaturze otoczenia. Może być również wykorzystywany jako prekursor chemiczny o wysokiej wartości dodanej, nośnik wodoru i potencjalny przyszły substytut paliw kopalnych”.
Hanna i fizyk z VCU, dr Turbasu Sengupta, odkryli, że związane klastry chalkogenków metali mogą działać jako katalizatory termochemicznej konwersji CO2 do kwasu mrówkowego. Ich wyniki opisano w artykule zatytułowanym „Conversion of CO2 to Mric Acid by Tuning Quantum States in Metal Chalcogenide Clusters” opublikowanym w czasopiśmie Communications Chemistry of Nature Portfolio.
„Wykazaliśmy, że dzięki odpowiedniej kombinacji ligandów bariera reakcji konwersji CO2 do kwasu mrówkowego może zostać znacząco obniżona, co znacznie przyspiesza produkcję kwasu mrówkowego” – powiedział Hanna. „Moglibyśmy zatem powiedzieć, że te deklarowane katalizatory mogą ułatwić lub uczynić syntezę kwasu mrówkowego bardziej wykonalną. Zastosowanie większych klastrów z większą liczbą miejsc wiązania ligandów lub poprzez dołączenie bardziej wydajnych ligandów donorowych jest zgodne z naszymi dalszymi udoskonaleniami w konwersji kwasu mrówkowego, które można osiągnąć w porównaniu z tym, co pokazują symulacje obliczeniowe”.
Badanie opiera się na wcześniejszych pracach Hanny, które wykazały, że właściwy wybór ligandu może zmienić klaster w superdawcę, który oddaje elektrony, lub w akceptora, który je przyjmuje.
„Teraz pokazujemy, że ten sam efekt ma ogromny potencjał w katalizie opartej na klastrach chalkogenków metali” – mówi Hanna. „Możliwość syntezy stabilnych, połączonych klastrów i kontrolowania ich zdolności do oddawania lub przyjmowania elektronów otwiera nowe możliwości w katalizie, ponieważ większość reakcji katalitycznych zależy od katalizatorów, które oddają lub przyjmują elektrony”.
Jeden z pierwszych naukowców eksperymentalnych w tej dziedzinie, dr Xavier Roy, adiunkt chemii na Uniwersytecie Columbia, odwiedzi VCU 7 kwietnia na wiosennym sympozjum Wydziału Fizyki.
„Będziemy z nim współpracować, aby sprawdzić, jak możemy opracować i wdrożyć podobny katalizator, wykorzystując jego laboratorium eksperymentalne” – powiedziała Hanna. „Już ściśle współpracowaliśmy z jego grupą, która zsyntetyzowała nowy rodzaj materiału magnetycznego. Tym razem to on będzie katalizatorem”.
Zapisz się na newsletter VCU na stronie newsletter.vcu.edu, a otrzymasz starannie wybrane artykuły, filmy, zdjęcia, fragmenty wiadomości i listę wydarzeń prosto do swojej skrzynki odbiorczej.
Grupa CoStar ogłasza 18 milionów dolarów dla VCU na budowę Centrum Sztuki i Innowacji CoStar