Raziskovalci VCU so odkrili učinkovit katalizator za termokemijsko pretvorbo ogljikovega dioksida v mravljinčno kislino – odkritje, ki bi lahko zagotovilo novo strategijo zajemanja ogljika, ki jo je mogoče zmanjšati, saj se svet spopada s podnebnimi spremembami. Potencialno pomemben dejavnik atmosferskega ogljikovega dioksida.
»Dobro je znano, da je hitra rast toplogrednih plinov v ozračju in njihovi škodljivi vplivi na okolje eden glavnih izzivov, s katerimi se danes sooča človeštvo,« je dejal glavni avtor dr. Shiv N. Khanna, zaslužni profesor Commonwealtha na oddelku za fiziko na Fakulteti za humanistiko VCU. »Katalitična pretvorba CO2 v uporabne kemikalije, kot je mravljinčna kislina (HCOOH), je stroškovno učinkovita alternativna strategija za ublažitev škodljivih učinkov CO2. Mravljinčna kislina je tekočina z nizko strupenostjo, ki jo je enostavno prevažati in shranjevati pri sobni temperaturi. Uporablja se lahko tudi kot kemični predhodnik z visoko dodano vrednostjo, nosilec za shranjevanje vodika in morebitni nadomestek za fosilna goriva v prihodnosti.«
Hanna in fizik raziskovalec z VCU, dr. Turbasu Sengupta, sta ugotovila, da lahko vezani skupki kovinskih halkogenidov delujejo kot katalizatorji za termokemijsko pretvorbo CO2 v mravljinčno kislino. Njuni rezultati so opisani v članku z naslovom »Pretvorba CO2 v mravljinčno kislino z uglaševanjem kvantnih stanj v skupkih kovinskih halkogenidov«, objavljenem v reviji Communications Chemistry of Nature Portfolio.
»Pokazali smo, da se s pravo kombinacijo ligandov lahko znatno zniža reakcijska ovira za pretvorbo CO2 v mravljinčno kislino, kar močno pospeši proizvodnjo mravljinčne kisline,« je dejal Hanna. »Zato bi rekli, da bi ti trditveni katalizatorji lahko olajšali ali bolj izvedljivo sintezo mravljinčne kisline. Uporaba večjih grozdov z več vezavnimi mesti liganda ali z vezavo učinkovitejših donorskih ligandov je v skladu z našimi nadaljnjimi izboljšavami pri pretvorbi mravljinčne kisline, ki jih je mogoče doseči v primerjavi s tem, kar je prikazano v računalniških simulacijah.«
Študija temelji na Hanninem prejšnjem delu, ki kaže, da lahko prava izbira liganda spremeni grozd v superdonor, ki oddaja elektrone, ali akceptor, ki sprejema elektrone.
»Zdaj smo pokazali, da ima isti učinek velik potencial pri katalizi, ki temelji na gručah kovinskih halkogenidov,« pravi Hanna. »Sposobnost sinteze stabilnih vezanih gruč in nadzor njihove sposobnosti darovanja ali sprejemanja elektronov odpira novo področje katalize, saj je večina katalitičnih reakcij odvisna od katalizatorjev, ki darujejo ali sprejemajo elektrone.«
Eden prvih eksperimentalnih znanstvenikov na tem področju, dr. Xavier Roy, izredni profesor kemije na Univerzi Columbia, bo 7. aprila obiskal VCU na spomladanskem simpoziju oddelka za fiziko.
»Sodelovali bomo z njim, da bi ugotovili, kako lahko v njegovem eksperimentalnem laboratoriju razvijemo in implementiramo podoben katalizator,« je dejal Hanna. »Z njegovo skupino, kjer so sintetizirali novo vrsto magnetnega materiala, smo že tesno sodelovali. Tokrat bo on katalizator.«
Naročite se na novice VCU na newsletter.vcu.edu in prejemajte izbrane zgodbe, videoposnetke, fotografije, novice in sezname dogodkov v svoj nabiralnik.
Skupina CoStar napoveduje 18 milijonov dolarjev za VCU za izgradnjo umetniškega in inovacijskega centra CoStar