Tento článek byl recenzován v souladu s redakčními postupy a zásadami časopisu Science X. Redaktoři kladli důraz na následující vlastnosti a zároveň zajistili integritu obsahu:
Klimatická změna je globální environmentální problém. Hlavním faktorem klimatických změn je nadměrné spalování fosilních paliv. Ta produkují oxid uhličitý (CO2), skleníkový plyn, který přispívá ke globálnímu oteplování. Vzhledem k tomu vlády po celém světě vyvíjejí politiky k omezení těchto emisí uhlíku. Pouhé snížení emisí uhlíku však nemusí stačit. Je také třeba kontrolovat emise oxidu uhličitého. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
V tomto ohledu vědci navrhují chemickou přeměnu oxidu uhličitého na sloučeniny s přidanou hodnotou, jako je methanol a kyselina mravenčí (HCOOH). K výrobě té druhé je zapotřebí zdroj hydridových iontů (H-), které jsou ekvivalentní jednomu protonu a dvěma elektronům. Například redukční oxidační pár nikotinamidadenin dinukleotidu (NAD+/NADH) je generátorem a rezervoárem hydridu (H-) v biologických systémech.
V tomto kontextu vyvinul tým výzkumníků vedený profesorem Hitoshim Tamiakim z Ritsumeikan University v Japonsku novou chemickou metodu využívající ruthenium podobné komplexy NAD+/NADH k redukci CO2 na HCOOH. Výsledky jejich studie byly publikovány v časopise ChemSusChem 13. ledna 2023.
Profesor Tamiaki vysvětluje motivaci svého výzkumu. „Nedávno bylo prokázáno, že rutheniumový komplex s modelem NAD+, [Ru(bpy)2(pbn)](PF6)2, podléhá fotochemické dvouelektronové redukci. To vedlo ke vzniku odpovídajícího komplexu typu NADH [Ru(bpy))2(pbnHH)](PF6)2 v přítomnosti triethanolaminu v acetonitrilu (CH3CN) za viditelného světla,“ řekl.
„Kromě toho probublávání CO2 do roztoku [Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ regeneruje [Ru(bpy)2(pbn)]2+ a produkuje formiátové ionty (HCOO-). Rychlost produkce je však poměrně nízká. Krátká. Proto přeměna H- na CO2 vyžaduje vylepšený katalytický systém.“
Vědci proto zkoumali různá činidla a reakční podmínky, které pomáhají snižovat emise oxidu uhličitého. Na základě těchto experimentů navrhli světlem indukovanou dvouelektronovou redukci redoxního páru [Ru(bpy)2(pbn)]2+/[Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ za přítomnosti 1,3-dimethyl-2-fenyl-2,3-dihydro-1H-benzo[d]imidazolu (BIH). Voda (H2O) v CH3CN místo triethanolaminu dále zlepšila výtěžek.

Kromě toho vědci zkoumali potenciální reakční mechanismy pomocí technik, jako je nukleární magnetická rezonance, cyklická voltametrie a UV-VIS spektrofotometrie. Na základě toho vyslovili hypotézu: Nejprve se při fotoexcitaci [Ru(bpy)2(pbn)]2+ vytvoří volný radikál [RuIII(bpy)2(pbn•-)]2+*, který podléhá následující redukci: BIH. Vznikne [RuII(bpy)2(pbn•-)]2+ a BIH•+. Následně H2O protonuje rutheniový komplex za vzniku [Ru(bpy)2(pbnH•)]2+ a BI•. Výsledný produkt se disproporcionuje za vzniku [Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ a vrací se na [Ru(bpy)2(pbn)]2+. První zmíněný je poté redukován pomocí BI• za vzniku [Ru(bpy)(bpy•−)(pbnHH)]+. Tento komplex je aktivní katalyzátor, který přeměňuje H⁻ na CO₂, čímž vzniká HCOO⁻ a kyselina mravenčí.
Výzkumníci prokázali, že navrhovaná reakce má vysoké konverzní číslo (počet molů oxidu uhličitého přeměněných jedním molem katalyzátoru) – 63.
Vědci jsou těmito objevy nadšeni a doufají, že vyvinou novou metodu přeměny energie (slunečního světla na chemickou energii) k výrobě nových obnovitelných materiálů.
„Naše metoda také sníží celkové množství oxidu uhličitého na Zemi a pomůže udržet uhlíkový cyklus. Může tak zmírnit budoucí globální oteplování,“ dodal profesor Tamiaki. „Nové technologie transportu organických hydridů nám navíc poskytnou neocenitelné sloučeniny.“
Další informace: Yusuke Kinoshita a kol., Světlem indukovaný přenos organických hydridů na CO2** zprostředkovaný komplexy ruthenia jako modely pro redoxní páry NAD+/NADH, ChemSusChem (2023). DOI: 10.1002/cssc.202300032

Pokud narazíte na překlep, nepřesnost nebo chcete-li požádat o úpravu obsahu na této stránce, použijte prosím tento formulář. V případě obecných dotazů použijte prosím náš kontaktní formulář. Pro obecnou zpětnou vazbu použijte níže uvedenou sekci veřejných komentářů (postupujte podle pokynů).
Vaše zpětná vazba je pro nás velmi důležitá. Vzhledem k velkému množství zpráv však nemůžeme zaručit personalizovanou odpověď.
Vaše e-mailová adresa se používá pouze k tomu, aby příjemci věděli, kdo e-mail odeslal. Ani vaše adresa, ani adresa příjemce nebudou použity k žádnému jinému účelu. Informace, které zadáte, se zobrazí ve vašem e-mailu a nebudou společností Phys.org v žádné formě uloženy.
Dostávejte týdenní a/nebo denní aktualizace do své e-mailové schránky. Odhlásit se můžete kdykoli a vaše údaje nikdy nebudeme sdílet se třetími stranami.
Náš obsah zpřístupňujeme všem. Zvažte podporu mise Science X pomocí prémiového účtu.

Pokud byste chtěli více informací, pošlete mi prosím e-mail.
E-mail:
info@pulisichem.cn
Tel.：
+86-533-3149598