Загрязнение углекислым газом продолжает изменять глобальный климат. Исследователи знают, как точно определить такое загрязнение даже на региональной основе и в режиме, близком к реальному времени. В рамках решения проблемы загрязнения углекислым газом многие исследования сосредоточены на том, как преобразовать этот загрязнитель в топливо, такое как метанол. Катализаторы на основе меди являются инструментом для таких преобразований. Понимание соответствующей пошаговой химии имеет важное значение для оптимизации преобразования загрязнителя углекислого газа в метанольное топливо. Однако детали этой химии остаются неясными; эксперименты необходимы для проверки гипотез, которые в настоящее время основаны на компьютерном моделировании.
Теперь, в исследовании, недавно опубликованном в Журнале Американского химического общества , исследователи из Университета Цукубы и их партнеры экспериментально измерили гидрирование формиата, адсорбированного медью. Это исследование поможет исследователям оптимизировать критические этапы вышеупомянутого процесса превращения загрязнителя в топливо и, таким образом, ускорить производство метанола.
«Гидрогенизация диоксида углерода в метанол является потенциально ключевой технологией для производства топлива и химического сырья , но оптимизация реакции остается сложной задачей», — объясняет старший автор доктор Котаро Такэясу. «Это потому, что трудно экспериментально обнаружить химические промежуточные продукты в пошаговом механизме реакции».
Инфракрасная отражательная абсорбционная спектроскопия и температурно-программируемая десорбция имели решающее значение для получения двух основных результатов. Во-первых, при температуре 200 К воздействие атомарным водородом соответствовало гидрированию адсорбированного формиата. Точная химическая природа продукта пока не ясна. Также было обнаружено, что при температуре 250 К гидрогенизированный формиат снова разлагается на адсорбированный формиат или газообразный формальдегид в соотношении 96:4.
«На основании наших экспериментальных и расчетных работ энергия активации гидрирования адсорбированного формиата составляет примерно 121 кДж на моль», — утверждает доктор Такэясу. «Наши результаты согласуются с опубликованными результатами исследований синтеза метанола».
Медно-цинковые сплавы особенно распространены в этой сфере деятельности. В настоящее время исследовательская группа изучает, как энергии активации, указанные в настоящем исследовании, сравниваются с особенно полезными каталитическими сплавами, что также требует экспериментальных и вычислительных исследований.
Результаты этого исследования помогут исследователям оптимизировать производство метанола из углекислого газа. Такая работа поможет превратить загрязнитель атмосферы в топливо для автотранспорта и химическое сырье для промышленности. Это дает возможность повысить ценность двуокиси углерода , которая обычно считается отходом. Оптимизируя описанную здесь реакцию гидрирования , исследователи могут получить новый инструмент для максимального использования ограниченных ресурсов.
