Forskere ved VCU har oppdaget en effektiv katalysator for termokjemisk omdannelse av karbondioksid til maursyre – en oppdagelse som kan gi en ny strategi for karbonfangst som kan skaleres ned etter hvert som verden sliter med klimaendringer. En potensielt viktig katalysator for atmosfærisk karbondioksid.
«Det er velkjent at den raske veksten av klimagasser i atmosfæren og deres skadelige effekter på miljøet er en av de største utfordringene menneskeheten står overfor i dag», sa hovedforfatter Dr. Shiv N. Khanna, professor emeritus i Commonwealth ved instituttet for fysikk ved Det humanistiske fakultet VCU. «Katalytisk omdannelse av CO2 til nyttige kjemikalier som maursyre (HCOOH) er en kostnadseffektiv alternativ strategi for å redusere de negative effektene av CO2. Maursyre er en væske med lav toksisitet som er lett å transportere og lagre ved romtemperatur. Den kan også brukes som en kjemisk forløper med høy verdiøkning, hydrogenlagringsbærer og en mulig fremtidig erstatning for fossilt brensel.»
Hanna og VCU-forsker Dr. Turbasu Sengupta fant at bundne klynger av metallkalkogenider kan fungere som katalysatorer for den termokjemiske omdannelsen av CO2 til maursyre. Resultatene deres er beskrevet i en artikkel med tittelen «Conversion of CO2 to Formic Acid by Tuning Quantum States in Metal Chalcogenide Clusters» publisert i Communications Chemistry of Nature Portfolio.
«Vi har vist at med riktig kombinasjon av ligander kan reaksjonsbarrieren for å omdanne CO2 til maursyre reduseres betydelig, noe som øker produksjonen av maursyre betraktelig», sa Hanna. «Så vi vil si at disse påståtte katalysatorene kan gjøre syntesen av maursyre enklere eller mer gjennomførbar. Bruken av større klynger med flere ligandbindingssteder eller ved å feste mer effektive donorligander er i tråd med våre ytterligere forbedringer i maursyreomdanning som kan oppnås i forhold til det som er vist i beregningssimuleringene.»
Studien bygger på Hannas tidligere arbeid som viser at riktig valg av ligand kan gjøre en klynge om til en superdonor som donerer elektroner eller en akseptor som aksepterer elektroner.
«Nå viser vi at den samme effekten har stort potensial i katalyse basert på metallkalkogenidklynger», sier Hanna. «Evnen til å syntetisere stabile bundne klynger og kontrollere deres evne til å donere eller akseptere elektroner åpner opp et nytt felt innen katalyse, siden de fleste katalytiske reaksjoner er avhengige av katalysatorer som donerer eller aksepterer elektroner.»
En av de første eksperimentelle forskerne innen feltet, dr. Xavier Roy, førsteamanuensis i kjemi ved Columbia University, besøker VCU 7. april for fysikkinstituttets vårsymposium.
«Vi skal samarbeide med ham for å se hvordan vi kan utvikle og implementere en lignende katalysator ved hjelp av hans eksperimentelle laboratorium», sa Hanna. «Vi har allerede jobbet tett med gruppen hans, hvor de syntetiserte en ny type magnetisk materiale. Denne gangen skal han være katalysatoren.»
Abonner på VCUs nyhetsbrev på newsletter.vcu.edu og motta utvalgte historier, videoer, bilder, nyhetsklipp og arrangementslister i innboksen din.
CoStar Group kunngjør 18 millioner dollar til VCU for å bygge CoStar Arts and Innovation Center