Ερευνητές του VCU ανακάλυψαν έναν αποτελεσματικό καταλύτη για τη θερμοχημική μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε μυρμηκικό οξύ — μια ανακάλυψη που θα μπορούσε να προσφέρει μια νέα στρατηγική δέσμευσης άνθρακα που μπορεί να μειωθεί καθώς ο κόσμος αντιμετωπίζει την κλιματική αλλαγή. Ένας δυνητικά σημαντικός παράγοντας για το ατμοσφαιρικό διοξείδιο του άνθρακα.
«Είναι γνωστό ότι η ταχεία αύξηση των αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα και οι αρνητικές επιπτώσεις τους στο περιβάλλον είναι μία από τις σημαντικότερες προκλήσεις που αντιμετωπίζει η ανθρωπότητα σήμερα», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Δρ. Shiv N. Khanna, ομότιμος καθηγητής της Κοινοπολιτείας στο τμήμα Φυσικής της Σχολής Ανθρωπιστικών Επιστημών του VCU. «Η καταλυτική μετατροπή του CO2 σε χρήσιμες χημικές ουσίες όπως το μυρμηκικό οξύ (HCOOH) είναι μια οικονομικά αποδοτική εναλλακτική στρατηγική για τον μετριασμό των αρνητικών επιπτώσεων του CO2. Το μυρμηκικό οξύ είναι ένα υγρό χαμηλής τοξικότητας που μεταφέρεται και αποθηκεύεται εύκολα σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως χημικός πρόδρομος υψηλής προστιθέμενης αξίας, φορέας αποθήκευσης υδρογόνου και πιθανό μελλοντικό υποκατάστατο ορυκτών καυσίμων».
Η Hanna και ο ερευνητής φυσικός του VCU, Δρ. Turbasu Sengupta, διαπίστωσαν ότι οι δεσμευμένες συστάδες μεταλλικών χαλκογενιδίων μπορούν να λειτουργήσουν ως καταλύτες για τη θερμοχημική μετατροπή του CO2 σε μυρμηκικό οξύ. Τα αποτελέσματά τους περιγράφονται σε μια εργασία με τίτλο «Μετατροπή CO2 σε μυρμηκικό οξύ με συντονισμό κβαντικών καταστάσεων σε συστάδες μεταλλικών χαλκογενιδίων» που δημοσιεύτηκε στο Communications Chemistry of Nature Portfolio.
«Έχουμε δείξει ότι, με τον σωστό συνδυασμό υποκαταστατών, το φράγμα αντίδρασης για τη μετατροπή του CO2 σε μυρμηκικό οξύ μπορεί να μειωθεί σημαντικά, επιταχύνοντας σημαντικά την παραγωγή μυρμηκικού οξέος», δήλωσε ο Hanna. «Έτσι, θα λέγαμε ότι αυτοί οι ισχυριζόμενοι καταλύτες θα μπορούσαν να κάνουν τη σύνθεση μυρμηκικού οξέος ευκολότερη ή πιο εφικτή. Η χρήση μεγαλύτερων συστάδων με περισσότερες θέσεις δέσμευσης υποκαταστατών ή με την προσάρτηση πιο αποτελεσματικών υποκαταστατών δοτών είναι σύμφωνη με τις περαιτέρω βελτιώσεις μας στη μετατροπή μυρμηκικού οξέος που μπορούν να επιτευχθούν σε σχέση με ό,τι φαίνεται στις υπολογιστικές προσομοιώσεις».
Η μελέτη βασίζεται στην προηγούμενη εργασία της Hanna που δείχνει ότι η σωστή επιλογή υποκαταστάτη μπορεί να μετατρέψει ένα σύμπλεγμα σε υπερδότη που δωρίζει ηλεκτρόνια ή σε δέκτη που δέχεται ηλεκτρόνια.
«Τώρα δείχνουμε ότι το ίδιο φαινόμενο έχει μεγάλο δυναμικό στην κατάλυση που βασίζεται σε συστάδες μεταλλικών χαλκογενιδίων», λέει ο Hanna. «Η ικανότητα σύνθεσης σταθερών συνδεδεμένων συστάδων και ο έλεγχος της ικανότητάς τους να δωρίζουν ή να δέχονται ηλεκτρόνια ανοίγει ένα νέο πεδίο κατάλυσης, καθώς οι περισσότερες καταλυτικές αντιδράσεις εξαρτώνται από καταλύτες που δωρίζουν ή δέχονται ηλεκτρόνια».
Ένας από τους πρώτους πειραματικούς επιστήμονες στον τομέα, ο Δρ. Xavier Roy, Αναπληρωτής Καθηγητής Χημείας στο Πανεπιστήμιο Columbia, θα επισκεφθεί το VCU στις 7 Απριλίου για το Εαρινό Συμπόσιο του Τμήματος Φυσικής.
«Θα συνεργαστούμε μαζί του για να δούμε πώς μπορούμε να αναπτύξουμε και να εφαρμόσουμε έναν παρόμοιο καταλύτη χρησιμοποιώντας το πειραματικό του εργαστήριο», είπε η Χάνα. «Έχουμε ήδη συνεργαστεί στενά με την ομάδα του, όπου συνέθεσαν έναν νέο τύπο μαγνητικού υλικού. Αυτή τη φορά θα είναι ο καταλύτης».
Εγγραφείτε στο ενημερωτικό δελτίο του VCU στη διεύθυνση newsletter.vcu.edu και λάβετε επιμελημένες ιστορίες, βίντεο, φωτογραφίες, αποσπάσματα ειδήσεων και καταχωρίσεις εκδηλώσεων στα εισερχόμενά σας.
Ο Όμιλος CoStar ανακοινώνει χρηματοδότηση 18 εκατομμυρίων δολαρίων για την VCU για την κατασκευή του Κέντρου Τεχνών και Καινοτομίας CoStar