Výzkumníci z VCU objevili účinný katalyzátor pro termochemickou přeměnu oxidu uhličitého na kyselinu mravenčí – objev, který by mohl poskytnout novou strategii zachycování uhlíku, jejíž využití lze omezit v době, kdy se svět potýká s klimatickými změnami. Potenciálně důležitý činitel pro atmosférický oxid uhličitý.
„Je dobře známo, že rychlý nárůst skleníkových plynů v atmosféře a jejich škodlivé účinky na životní prostředí jsou jednou z hlavních výzev, kterým dnes lidstvo čelí,“ řekl hlavní autor Dr. Shiv N. Khanna, emeritní profesor Commonwealthu na katedře fyziky Fakulty humanitních studií VCU. „Katalytická přeměna CO2 na užitečné chemikálie, jako je kyselina mravenčí (HCOOH), je nákladově efektivní alternativní strategií pro zmírnění nepříznivých účinků CO2. Kyselina mravenčí je kapalina s nízkou toxicitou, kterou lze snadno přepravovat a skladovat při pokojové teplotě. Lze ji také použít jako chemický prekurzor s vysokou přidanou hodnotou, nosič vodíku a možnou budoucí náhradu fosilních paliv.“
Hanna a fyzik Dr. Turbasu Sengupta z VCU zjistili, že vázané shluky kovových chalkogenidů mohou působit jako katalyzátory pro termochemickou přeměnu CO2 na kyselinu mravenčí. Jejich výsledky jsou popsány v článku s názvem „Přeměna CO2 na kyselinu mravenčí laděním kvantových stavů v klastrech kovových chalkogenidů“, publikovaném v časopise Communications Chemistry of Nature Portfolio.
„Ukázali jsme, že se správnou kombinací ligandů lze výrazně snížit reakční bariéru pro přeměnu CO2 na kyselinu mravenčí, což značně urychlí produkci kyseliny mravenčí,“ řekl Hanna. „Řekli bychom tedy, že tyto deklarované katalyzátory by mohly usnadnit nebo zvýšit proveditelnost syntézy kyseliny mravenčí. Použití větších klastrů s větším počtem vazebných míst pro ligandy nebo připojením účinnějších donorových ligandů je v souladu s našimi dalšími zlepšeními v přeměně kyseliny mravenčí, kterých lze dosáhnout oproti tomu, co ukazují výpočetní simulace.“
Studie navazuje na Hannovu předchozí práci, která ukazuje, že správná volba ligandu může proměnit klastr v superdonor, který daruje elektrony, nebo akceptor, který elektrony přijímá.
„Nyní ukazujeme, že stejný efekt má velký potenciál v katalýze založené na klastrech kovových chalkogenidů,“ říká Hanna. „Schopnost syntetizovat stabilní vázané klastry a řídit jejich schopnost darovat nebo přijímat elektrony otevírá novou oblast katalýzy, protože většina katalytických reakcí závisí na katalyzátorech, které darují nebo přijímají elektrony.“
Jeden z prvních experimentálních vědců v oboru, Dr. Xavier Roy, docent chemie na Kolumbijské univerzitě, navštíví 7. dubna VCU na jarním sympoziu katedry fyziky.
„Budeme s ním spolupracovat, abychom zjistili, jak můžeme vyvinout a implementovat podobný katalyzátor s využitím jeho experimentální laboratoře,“ řekl Hanna. „S jeho skupinou, kde syntetizovali nový typ magnetického materiálu, jsme již úzce spolupracovali. Tentokrát bude katalyzátorem on.“
Přihlaste se k odběru newsletteru VCU na adrese newsletter.vcu.edu a dostávejte do své e-mailové schránky vybrané články, videa, fotografie, ukázky novinek a program akcí.
Skupina CoStar oznámila investici 18 milionů dolarů pro VCU na výstavbu Centra umění a inovací CoStar