Fanget på fersk gerning:Nøgle kemiske mellemprodukter i forurenende-til-brændstof-reaktion identificeret

Kuldioxidforurening fortsætter med at ændre det globale klima. Forskere ved, hvordan man lokaliserer en sådan forurening, selv på regionalt og næsten realtidsbasis. Som en del af en løsning på kuldioxidforurening fokuserer mange undersøgelser på, hvordan man omdanner dette forurenende stof til et brændstof, såsom methanol. Kobberbaserede katalysatorer er et værktøj til sådanne konverteringer. Forståelse af den tilsvarende trin-for-trin kemi er afgørende for at optimere omdannelsen af ​​kuldioxid forurenende stof til methanol brændstof. Men detaljerne i denne kemi forbliver uklare; eksperimenter er nødvendige for at teste hypoteser, der i øjeblikket er baseret på computersimuleringer.

Nu, i en undersøgelse for nylig offentliggjort i Journal of the American Chemical Society forskere fra University of Tsukuba og samarbejdspartnere har eksperimentelt målt hydrogenering af kobberadsorberet formiat. Denne undersøgelse vil hjælpe forskere med at optimere kritiske trin i den førnævnte forurenende-til-brændstof-proces og dermed accelerere metanolproduktionen.

"Hydrogenering af kuldioxid til methanol er en potentiel nøgleteknologi til fremstilling af brændstof og kemiske råvarer, men det er stadig vanskeligt at optimere reaktionen," forklarer Dr. Kotaro Takeyasu, seniorforfatter. "Det er fordi det er vanskeligt eksperimentelt at opdage kemiske mellemprodukter i trin-for-trin reaktionsmekanismen."

Infrarød reflektionsabsorptionsspektroskopi og temperaturprogrammeret desorption var afgørende for at opnå to hovedfund. For det første, ved en temperatur på 200 Kelvin, svarede eksponering for atomart hydrogen til hydrogenering af adsorberet formiat. Den nøjagtige kemiske natur af produktet er endnu ikke klar. Det blev også fundet, at det hydrogenerede formiat ved en temperatur på 250 Kelvin nedbrydes tilbage til adsorberet formiat eller gasformigt formaldehyd i et forhold på 96:4.

"På grundlag af vores eksperimentelle og beregningsmæssige arbejde er aktiveringsenergien ved hydrogeneringen af ​​adsorberet formiat cirka 121 kilojoule pr. mol," siger Dr. Takeyasu. "Vores resultater er i overensstemmelse med rapporterede resultater af methanolsynteseundersøgelser."

Kobber-zink legeringer er særligt almindelige i denne branche. Forskergruppen undersøger i øjeblikket, hvordan aktiveringsenergierne rapporteret i denne undersøgelse kan sammenlignes med særligt nyttige katalytiske legeringer, som også kræver eksperimentelle og beregningsmæssige undersøgelser.

Resultaterne af denne undersøgelse vil hjælpe forskere med at optimere methanolproduktion fra kuldioxid. Sådant arbejde vil hjælpe med at omdanne et atmosfærisk forurenende stof til brændstof til køretøjer og kemiske råvarer til industrien. Det giver et middel til at tilføje værdi til kuldioxid, som almindeligvis anses for at være affald. Ved at optimere hydrogeneringsreaktionen beskrevet her, kan forskere have et nyt værktøj til at udnytte begrænsede ressourcer maksimalt. + Udforsk yderligere

Opdagelse af en ny katalysator til højaktiv og selektiv carbondioxidhydrogenering til methanol