Дослідники VCU виявили ефективний каталізатор для термохімічного перетворення вуглекислого газу на мурашину кислоту — відкриття, яке може забезпечити нову стратегію уловлювання вуглецю, яку можна буде скоротити, оскільки світ бореться зі зміною клімату. Потенційно важливий агент атмосферного вуглекислого газу.
«Загальновідомо, що швидке зростання кількості парникових газів в атмосфері та їхній шкідливий вплив на навколишнє середовище є однією з головних проблем, з якими стикається людство сьогодні», – сказав провідний автор дослідження, доктор Шив Н. Ханна, почесний професор Співдружності на кафедрі фізики факультету гуманітарних наук VCU. «Каталітичне перетворення CO2 на корисні хімічні речовини, такі як мурашина кислота (HCOOH), є економічно ефективною альтернативною стратегією для пом’якшення негативного впливу CO2. Мурашина кислота – це рідина з низькою токсичністю, яку легко транспортувати та зберігати за кімнатної температури. Її також можна використовувати як хімічний прекурсор з високою доданою вартістю, носій водню та можливий майбутній замінник викопного палива».
Ханна та фізик-дослідник VCU доктор Турбасу Сенгупта виявили, що зв'язані кластери халькогенідів металів можуть діяти як каталізатори термохімічного перетворення CO2 у мурашину кислоту. Їхні результати описані в статті під назвою «Перетворення CO2 у мурашину кислоту шляхом налаштування квантових станів у кластерах халькогенідів металів», опублікованій у Communications Chemistry of Nature Portfolio.
«Ми показали, що за допомогою правильної комбінації лігандів бар'єр реакції для перетворення CO2 у мурашину кислоту можна значно знизити, що значно пришвидшить виробництво мурашиної кислоти», – сказав Ханна. «Тому ми б сказали, що ці заявлені каталізатори можуть зробити синтез мурашиної кислоти простішим або більш доцільним. Використання більших кластерів з більшою кількістю сайтів зв'язування лігандів або шляхом приєднання більш ефективних донорних лігандів відповідає нашим подальшим удосконаленням у перетворенні мурашиної кислоти, яких можна досягти порівняно з тим, що показано в обчислювальних симуляціях».
Дослідження ґрунтується на попередній роботі Ханни, яка показує, що правильний вибір ліганду може перетворити кластер на супердонор, який віддає електрони, або акцептор, який приймає електрони.
«Тепер ми показуємо, що той самий ефект має великий потенціал у каталізі на основі кластерів халькогенідів металів», — каже Ханна. «Здатність синтезувати стабільні зв'язані кластери та контролювати їхню здатність віддавати або приймати електрони відкриває нову галузь каталізу, оскільки більшість каталітичних реакцій залежать від каталізаторів, які віддають або приймають електрони».
Один з перших вчених-експериментаторів у цій галузі, доктор Ксав'є Рой, доцент кафедри хімії Колумбійського університету, відвідає VCU 7 квітня для участі у весняному симпозіумі фізичного факультету.
«Ми будемо працювати з ним, щоб побачити, як ми можемо розробити та впровадити подібний каталізатор, використовуючи його експериментальну лабораторію», – сказав Ганна. «Ми вже тісно співпрацювали з його групою, де вони синтезували новий тип магнітного матеріалу. Цього разу він буде каталізатором».
Підпишіться на розсилку VCU за адресою newsletter.vcu.edu та отримуйте добірку історій, відео, фотографії, новинні уривки та інформацію про події у свою поштову скриньку.
CoStar Group оголошує про виділення 18 мільйонів доларів VCU на будівництво Центру мистецтв та інновацій CoStar