Ny nikkelkatalysator opererer i vand for at omdanne drivhusgas til kemisk råmateriale

At omdanne rigeligt kuldioxid til et kemisk råmateriale ville vride værdi fra drivhusgassen. Imidlertid, den traditionelle tilgang er dyr og producerer uønskede biprodukter. Nu, forskere ved Pacific Northwest National Laboratory, ledet af Dr. John Linehan og Dr. Aaron Appel, designet en vandopløselig katalysator til denne transformation. De gjorde det ved at forstå hvert af trinene i at konvertere kuldioxid til formiat. De dykkede ned i den forventede effekt af at ændre reaktionsbetingelserne fra et ikke-miljøvenligt opløsningsmiddel til vand. Ændring af betingelserne gjorde reaktionen gunstig ud fra et energisynspunkt.

En potent drivhusgas, kuldioxid er rigeligt og let tilgængeligt. Det kunne bruges som et kulstofråmateriale eller kemisk brændstofprecursor. Holdets katalysator omdanner kuldioxid til formiat. Dette katalysatorsystem har tre distinkte fordele i forhold til traditionelle processer. Først, den bruger vand, som er et grønt opløsningsmiddel. Sekund, katalysatoren bruger nikkel, langt mere tilgængelig end platin og andre sjældne metaller. Endelig, det bruger natriumbicarbonat som base, frem for kemikalier, der er dyrere.

Talrige eksempler på ædle overgangsmetalkatalysatorer til omdannelse af kuldioxid til et kulstofråmateriale eller kemisk brændstof er blevet rapporteret. Størstedelen af ​​disse systemer fungerer i organiske opløsningsmidler og anvender store mængder organiske baser, som skaber spild og omkostningsproblemer. Forskerne designet, syntetiserede og testede en vandopløselig nikkelkatalysator. Ved opvarmning i vandigt natriumbicarbonat under tilstedeværelse af høje tryk af brint og kuldioxid, det giver format. Under optimerede forhold, ~270 omsætninger (mol formiat pr. mol katalysator) blev opnået ved 80 °C på 3,7 timer. Forskerne bestemte eksperimentelt, at den langsomme katalytiske hastighed skyldes, at overførslen af ​​et hydrid fra nikkelkomplekset til kuldioxid kun er en smule gunstig (1 kcal/mol). At vide, at reaktionen virker i vand og bruger billigere ressourcer, åbner dørene for at skabe hurtigere, mere effektive første række overgangsmetalkatalysatorer til kuldioxidomdannelse.