Niniejszy artykuł został zweryfikowany zgodnie z procedurami i zasadami redakcyjnymi Science X. Redaktorzy zwrócili uwagę na następujące cechy, dbając jednocześnie o integralność treści:
Zmiana klimatu to globalny problem środowiskowy. Głównym czynnikiem przyczyniającym się do zmiany klimatu jest nadmierne spalanie paliw kopalnych. Produkują one dwutlenek węgla (CO2), gaz cieplarniany, który przyczynia się do globalnego ocieplenia. W związku z tym rządy na całym świecie opracowują strategie mające na celu ograniczenie emisji dwutlenku węgla. Jednak samo ograniczenie emisji dwutlenku węgla może nie wystarczyć. Emisja dwutlenku węgla również musi być kontrolowana. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
W tym kontekście naukowcy proponują chemiczną konwersję dwutlenku węgla do związków o wartości dodanej, takich jak metanol i kwas mrówkowy (HCOOH). Do produkcji tego ostatniego potrzebne jest źródło jonów wodorkowych (H-), które odpowiadają jednemu protonowi i dwóm elektronom. Na przykład para redukcyjno-utleniająca dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego (NAD+/NADH) jest generatorem i rezerwuarem jonów wodorkowych (H-) w układach biologicznych.
W tym kontekście zespół naukowców pod kierownictwem profesora Hitoshi Tamiaki z Uniwersytetu Ritsumeikan w Japonii opracował nową metodę chemiczną wykorzystującą rutenopodobne kompleksy NAD+/NADH do redukcji CO2 do HCOOH. Wyniki ich badań zostały opublikowane w czasopiśmie ChemSusChem 13 stycznia 2023 roku.
Profesor Tamiaki wyjaśnia motywację swoich badań. „Niedawno wykazano, że kompleks rutenu z modelem NAD+, [Ru(bpy)2(pbn)](PF6)2, ulega fotochemicznej redukcji dwuelektronowej. W obecności trietanoloaminy w acetonitrylu (CH3CN) w świetle widzialnym powstał odpowiadający mu kompleks typu NADH [Ru(bpy)2(pbnHH)](PF6)2” – powiedział.
„Ponadto, wdmuchiwanie CO2 do roztworu [Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ powoduje regenerację [Ru(bpy)2(pbn)]2+ i wytwarza jony mrówczanowe (HCOO-). Jednak szybkość ich wytwarzania jest dość niska. Krótka. Dlatego konwersja H- do CO2 wymaga ulepszonego układu katalitycznego.”
W związku z tym naukowcy zbadali różne odczynniki i warunki reakcji, które pomagają zmniejszyć emisję dwutlenku węgla. Na podstawie tych eksperymentów zaproponowali oni dwuelektronową redukcję indukowaną światłem pary redoks [Ru(bpy)2(pbn)]2+/[Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ w obecności 1,3-dimetylo-2-fenylo-2,3-dihydro-1H-benzo[d]imidazolu (BIH). Dodatkowo, dodanie wody (H2O) w CH3CN zamiast trietanoloaminy dodatkowo poprawiło wydajność.

Ponadto naukowcy zbadali również potencjalne mechanizmy reakcji, wykorzystując techniki takie jak jądrowy rezonans magnetyczny, cykliczna woltamperometria i spektrofotometria UV-widzialna. Na tej podstawie wysunęli hipotezę: Najpierw po fotowzbudzeniu [Ru(bpy)2(pbn)]2+ powstaje wolny rodnik [RuIII(bpy)2(pbn•-)]2+*, który ulega następującej redukcji: BIH Uzyskuje [RuII(bpy)2(pbn•-)]2+ i BIH•+. Następnie H2O protonuje kompleks rutenu, tworząc [Ru(bpy)2(pbnH•)]2+ i BI•. Powstały produkt jest dysproporcjonowany, tworząc [Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ i powraca do [Ru(bpy)2(pbn)]2+. Pierwszy z nich jest następnie redukowany przez BI•, tworząc [Ru(bpy)(bpy•−)(pbnHH)]+. Kompleks ten jest aktywnym katalizatorem, który przekształca H- w CO2, wytwarzając HCOO- i kwas mrówkowy.
Naukowcy wykazali, że proponowana reakcja ma wysoki wskaźnik konwersji (liczba moli dwutlenku węgla przekształconych przez jeden mol katalizatora) – 63.
Naukowcy są podekscytowani tymi odkryciami i mają nadzieję opracować nową metodę przetwarzania energii (światła słonecznego na energię chemiczną) w celu produkcji nowych materiałów odnawialnych.
„Nasza metoda zmniejszy również całkowitą ilość dwutlenku węgla na Ziemi i pomoże utrzymać cykl węglowy. W związku z tym może ograniczyć przyszłe globalne ocieplenie” – dodał profesor Tamiaki. „Ponadto, nowe technologie transportu wodorków organicznych dostarczą nam bezcennych związków”.
Dalsze informacje: Yusuke Kinoshita i in., Indukowany światłem transfer wodorotlenków organicznych do CO2** pośredniczony przez kompleksy rutenu jako modele par redoks NAD+/NADH, ChemSusChem (2023). DOI: 10.1002/cssc.202300032

Jeśli natkniesz się na literówkę, nieścisłość lub chcesz zgłosić prośbę o edycję treści na tej stronie, skorzystaj z tego formularza. W przypadku pytań ogólnych prosimy o skorzystanie z naszego formularza kontaktowego. Aby przesłać opinię, skorzystaj z sekcji komentarzy publicznych poniżej (postępuj zgodnie z instrukcjami).
Twoja opinia jest dla nas bardzo ważna. Jednak ze względu na dużą liczbę wiadomości nie możemy zagwarantować spersonalizowanej odpowiedzi.
Twój adres e-mail służy wyłącznie do poinformowania odbiorców o nadawcy wiadomości. Ani Twój adres, ani adres odbiorcy nie będą wykorzystywane do żadnych innych celów. Podane przez Ciebie informacje pojawią się w Twojej wiadomości e-mail i nie będą przechowywane przez Phys.org w żadnej formie.
Otrzymuj cotygodniowe i/lub codzienne aktualizacje w swojej skrzynce odbiorczej. Możesz zrezygnować z subskrypcji w dowolnym momencie, a my nigdy nie udostępnimy Twoich danych osobom trzecim.
Udostępniamy nasze treści każdemu. Rozważ wsparcie misji Science X za pomocą konta premium.

Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji, napisz do mnie e-mail.
E-mail:
info@pulisichem.cn
Tel.:
+86-533-3149598