Forskere fra VCU har opdaget en effektiv katalysator til den termokemiske omdannelse af kuldioxid til myresyre – en opdagelse, der kan give mulighed for en ny strategi for kulstofopsamling, som kan reduceres i takt med at verden kæmper med klimaforandringer. Et potentielt vigtigt middel til atmosfærisk kuldioxid.
"Det er velkendt, at den hurtige vækst af drivhusgasser i atmosfæren og deres skadelige virkninger på miljøet er en af ​​de største udfordringer, menneskeheden står over for i dag," sagde hovedforfatter Dr. Shiv N. Khanna, Commonwealth Professor Emeritus ved Institut for Fysik på Det Humanistiske Fakultet VCU. "Den katalytiske omdannelse af CO2 til nyttige kemikalier såsom myresyre (HCOOH) er en omkostningseffektiv alternativ strategi til at afbøde de negative virkninger af CO2. Myresyre er en væske med lav toksicitet, der er let at transportere og opbevare ved stuetemperatur. Den kan også bruges som en kemisk forløber med høj værditilvækst, en bærer af brintlagring og en mulig fremtidig erstatning for fossile brændstoffer."
Hanna og VCU-forsker Dr. Turbasu Sengupta fandt ud af, at bundne klynger af metalchalcogenider kan fungere som katalysatorer for den termokemiske omdannelse af CO2 til myresyre. Deres resultater er beskrevet i en artikel med titlen "Conversion of CO2 to Formic Acid by Tuning Quantum States in Metal Chalcogenide Clusters", der er offentliggjort i Communications Chemistry of Nature Portfolio.
"Vi har vist, at med den rette kombination af ligander kan reaktionsbarrieren for omdannelse af CO2 til myresyre sænkes betydeligt, hvilket i høj grad fremskynder produktionen af ​​myresyre," sagde Hanna. "Så vi vil sige, at disse påståede katalysatorer kan gøre syntesen af ​​myresyre lettere eller mere mulig. Brugen af ​​større klynger med flere ligandbindingssteder eller ved at binde mere effektive donorligander er i tråd med vores yderligere forbedringer i, hvordan myresyreomdannelse kan opnås i forhold til, hvad der er vist i beregningssimuleringerne."
Undersøgelsen bygger videre på Hannas tidligere arbejde, der viser, at det rigtige valg af ligand kan forvandle en klynge til en superdonor, der donerer elektroner, eller en acceptor, der accepterer elektroner.
"Nu viser vi, at den samme effekt har et stort potentiale i katalyse baseret på metalchalcogenidklynger," siger Hanna. "Evnen til at syntetisere stabile, bundne klynger og kontrollere deres evne til at donere eller acceptere elektroner åbner op for et nyt felt inden for katalyse, da de fleste katalytiske reaktioner er afhængige af katalysatorer, der donerer eller accepterer elektroner."
En af de første eksperimentelle forskere inden for feltet, Dr. Xavier Roy, lektor i kemi ved Columbia University, besøger VCU den 7. april til Fysikafdelingens forårssymposium.
"Vi vil arbejde sammen med ham for at se, hvordan vi kan udvikle og implementere en lignende katalysator ved hjælp af hans eksperimentelle laboratorium," sagde Hanna. "Vi har allerede arbejdet tæt sammen med hans gruppe, hvor de syntetiserede en ny type magnetisk materiale. Denne gang vil han være katalysatoren."
Abonner på VCUs nyhedsbrev på newsletter.vcu.edu, og modtag udvalgte historier, videoer, fotos, nyhedsklip og begivenhedsoversigter i din indbakke.
CoStar Group annoncerer 18 millioner dollars til VCU til at bygge CoStar Arts and Innovation Center