Исследователи из VCU обнаружили эффективный катализатор для термохимического превращения углекислого газа в муравьиную кислоту — открытие, которое может обеспечить новую стратегию улавливания углерода, масштабы которой можно будет сократить по мере того, как мир будет бороться с изменением климата. Потенциально важный агент для улавливания атмосферного углекислого газа.
«Хорошо известно, что быстрый рост концентрации парниковых газов в атмосфере и их пагубное воздействие на окружающую среду являются одной из главных проблем, стоящих перед человечеством сегодня», — сказал ведущий автор исследования, доктор Шив Н. Кханна, почетный профессор кафедры физики факультета гуманитарных наук Виргинского университета. «Каталитическое превращение CO2 в полезные химические вещества, такие как муравьиная кислота (HCOOH), является экономически эффективной альтернативной стратегией для смягчения негативных последствий CO2. Муравьиная кислота — это малотоксичная жидкость, которую легко транспортировать и хранить при комнатной температуре. Ее также можно использовать в качестве высокоценного химического прекурсора, носителя для хранения водорода и возможной будущей замены ископаемого топлива».
Ханна и научный сотрудник VCU, физик доктор Турбасу Сенгупта, обнаружили, что связанные кластеры халькогенидов металлов могут выступать в качестве катализаторов термохимического превращения CO2 в муравьиную кислоту. Результаты их исследований описаны в статье под названием «Преобразование CO2 в муравьиную кислоту путем регулирования квантовых состояний в кластерах халькогенидов металлов», опубликованной в журнале Communications Chemistry of Nature Portfolio.
«Мы показали, что при правильном сочетании лигандов энергетический барьер реакции превращения CO2 в муравьиную кислоту может быть значительно снижен, что существенно ускоряет производство муравьиной кислоты», — сказал Ханна. «Таким образом, мы можем сказать, что эти заявленные катализаторы могут упростить или сделать более осуществимым синтез муравьиной кислоты. Использование более крупных кластеров с большим количеством мест связывания лигандов или присоединение более эффективных донорных лигандов соответствует нашим дальнейшим улучшениям в превращении муравьиной кислоты по сравнению с тем, что показано в компьютерных симуляциях».
Данное исследование основывается на предыдущих работах Ханны, показавших, что правильный выбор лиганда может превратить кластер в супердонор, отдающий электроны, или в акцептор, принимающий электроны.
«Теперь мы показываем, что тот же эффект имеет большой потенциал в катализе на основе кластеров халькогенидов металлов», — говорит Ханна. «Возможность синтезировать стабильные связанные кластеры и контролировать их способность отдавать или принимать электроны открывает новую область катализа, поскольку большинство каталитических реакций зависят от катализаторов, которые отдают или принимают электроны».
Один из первых ученых-экспериментаторов в этой области, доктор Ксавье Рой, доцент кафедры химии Колумбийского университета, посетит Университет Вирджинии 7 апреля для участия в весеннем симпозиуме физического факультета.
«Мы будем сотрудничать с ним, чтобы выяснить, как мы можем разработать и внедрить аналогичный катализатор, используя его экспериментальную лабораторию», — сказал Ханна. «Мы уже тесно сотрудничали с его группой, где они синтезировали новый тип магнитного материала. На этот раз он станет катализатором».
Подпишитесь на новостную рассылку VCU по адресу newsletter.vcu.edu и получайте подборку статей, видео, фотографий, новостных сюжетов и анонсов мероприятий прямо в свой почтовый ящик.
Компания CoStar Group объявила о выделении 18 миллионов долларов Университету Вирджинии на строительство Центра искусств и инноваций CoStar.