Nano-svampe af fast syre omdanner kuldioxid til brændstof og plastikaffald til kemikalier

Den primære årsag til klimaændringer er atmosfærisk CO ₂ , og niveauerne stiger hver dag. Der er, derfor, et stort behov for at finde måder at reducere CO på ₂ niveauer. På den anden side, en for stor mængde plastikaffald er blevet et alvorligt miljøproblem. I dette arbejde, udgivet i Naturkommunikation , forskere behandlede begge problemer på én gang, ved at udvikle nanofaste syrer, der omdanner CO ₂ direkte til brændstof (dimethylether) og plastaffald til kemikalier (kulbrinter).

Faste syrer er blandt de mest essentielle heterogene katalysatorer, som har potentiale til at erstatte miljøskadelige flydende syrer i nogle af de vigtigste processer, såsom kulbrintekrakning, alkylering, samt nedbrydning af plastaffald og omdannelse af kuldioxid til brændstof.

To af de bedst kendte faste syrer er krystallinske zeolitter og amorfe aluminosilicater. Selvom zeolitter er stærkt sure, de er begrænset af deres iboende mikroporøsitet, forårsager ekstrem diffusionsbegrænsning; og selvom aluminosilicater er mesoporøse, de lider af lav surhedsgrad og moderat stabilitet. Dermed, det er en syntetisk udfordring at designe og syntetisere faste syrer med både stærke surhedsgrader som zeolitter og teksturegenskaber som aluminosilicater, spekuleret som "amorfe zeolitter, " som ideelt set er stærkt sure amorfe aluminosilicater.

På den anden side, effekten af ​​global opvarmning i form af drastiske ændringer i vejrmønstre på grund af stigende CO ₂ er allerede tydeligt synligt og alarmerende. Der er, derfor, et stort behov for at finde måder at reducere kuldioxidniveauet på, enten ved at sekvestrere det eller ved at omdanne det til brændstof.

Ved at bruge teknikkerne med bikontinuerlige mikroemulsionsdråber som en blød skabelon, Prof. Vivek Polshettiwars gruppe ved Tata Institute of Fundamental Research (TIFR), Mumbai, syntetiserede amorfe zeolitter med en nano-svamp morfologi, udviser både zeolitiske (stærk surhedsgrad) og amorft aluminosilikat (mesoporøst højt overfladeareal) egenskaber. Tilstedeværelsen af ​​zeolitlignende bro-silanol i AAS blev bevist ved forskellige katalytiske reaktioner (styrenoxid-ringåbning, vesidryl syntese, Friedel-Crafts alkylering, jasminaldehyd syntese, m-xylen isomerisering, og cumen revner), som kræver stærke sure steder og større porestørrelser. Synergien mellem stærk surhed og tilgængelighed blev afspejlet i, at AAS viste bedre ydeevne end state-of-the-art zeolitter og amorfe aluminosilicater. Dette blev også bekræftet af detaljerede NMR-undersøgelser i fast tilstand. Dermed, det var tydeligt, at materialet besidder stærkt sure zeolitlignende bro-silanolsteder, selvom materialer ikke er krystallinske, men amorfe. Derfor, de falder ind i en ny klasse af materialer ved grænsefladen mellem krystallinsk zeolit ​​og amorft aluminosilikat.

Dermed, tilgangen kan muliggøre udvikling af fast syrekatalyse til plastisk nedbrydning såvel som kuldioxid til brændstof med de betydelige hastigheder, vægte, og stabiliteter, der kræves for at gøre processen økonomisk konkurrencedygtig. Protokollen har videnskabelige og teknologiske fordele, på grund af dets overlegne aktivitet og stabilitet.