Forskare vid VCU har upptäckt en effektiv katalysator för den termokemiska omvandlingen av koldioxid till myrsyra – en upptäckt som skulle kunna ge en ny strategi för koldioxidinfångning som kan skalas ner i takt med att världen brottas med klimatförändringarna. En potentiellt viktig katalysator för atmosfärisk koldioxid.
”Det är välkänt att den snabba tillväxten av växthusgaser i atmosfären och deras skadliga effekter på miljön är en av de största utmaningarna som mänskligheten står inför idag”, säger huvudförfattaren Dr. Shiv N. Khanna, professor emeritus vid institutionen för fysik vid humanistiska fakulteten VCU. ”Den katalytiska omvandlingen av CO2 till användbara kemikalier som myrsyra (HCOOH) är en kostnadseffektiv alternativ strategi för att mildra de negativa effekterna av CO2. Myrsyra är en vätska med låg toxicitet som är lätt att transportera och lagra vid rumstemperatur. Den kan också användas som en kemisk prekursor med högt förädlingsvärde, vätelagringsbärare och en möjlig framtida ersättning för fossila bränslen.”
Hanna och VCU-forskaren Dr. Turbasu Sengupta fann att bundna kluster av metallkalkogenider kan fungera som katalysatorer för den termokemiska omvandlingen av CO2 till myrsyra. Deras resultat beskrivs i en artikel med titeln "Conversion of CO2 to Formic Acid by Tuning Quantum States in Metal Chalcogenide Clusters" publicerad i Communications Chemistry of Nature Portfolio.
”Vi har visat att med rätt kombination av ligander kan reaktionsbarriären för att omvandla CO2 till myrsyra sänkas avsevärt, vilket kraftigt påskyndar produktionen av myrsyra”, sa Hanna. ”Så vi skulle säga att dessa påstådda katalysatorer skulle kunna göra syntesen av myrsyra enklare eller mer genomförbar. Användningen av större kluster med fler ligandbindningsställen eller genom att fästa mer effektiva donatorligander ligger i linje med våra ytterligare förbättringar av myrsyraomvandling jämfört med vad som visas i beräkningssimuleringarna.”
Studien bygger på Hannas tidigare arbete som visar att rätt val av ligand kan förvandla ett kluster till en superdonator som donerar elektroner eller en acceptor som accepterar elektroner.
”Nu visar vi att samma effekt har stor potential inom katalys baserad på metallkalkogenidkluster”, säger Hanna. ”Förmågan att syntetisera stabila bundna kluster och kontrollera deras förmåga att donera eller acceptera elektroner öppnar upp ett nytt område inom katalys, eftersom de flesta katalytiska reaktioner är beroende av katalysatorer som donerar eller accepterar elektroner.”
En av de första experimentella forskarna inom området, Dr. Xavier Roy, docent i kemi vid Columbia University, kommer att besöka VCU den 7 april för fysikinstitutionens vårsymposium.
”Vi kommer att samarbeta med honom för att se hur vi kan utveckla och implementera en liknande katalysator med hjälp av hans experimentella laboratorium”, sa Hanna. ”Vi har redan arbetat nära hans grupp, där de syntetiserade en ny typ av magnetiskt material. Den här gången kommer han att vara katalysatorn.”
Prenumerera på VCU:s nyhetsbrev på newsletter.vcu.edu och få utvalda artiklar, videor, foton, nyhetsklipp och evenemangslistor i din inkorg.
CoStar Group tillkännager 18 miljoner dollar för VCU för att bygga CoStar Arts and Innovation Center