Новый катализатор превращает углекислый газ из промышленных выбросов в широко используемые химические вещества

Важные новости

Новый катализатор превращает углекислый газ из промышленные выбросы в широко используемые химические вещества» /></p>
<p> Фото: <i>Журнал Американского химического общества</i> (2024). DOI: 10.1021/jacs.3c12722 </p>
<p>Недорогой катализатор на основе олова может избирательно превращать углекислый газ в три широко производимых химических вещества — этанол, уксусную кислоту и муравьиную кислоту.</p>
<p>Скрывается в выбросах от Многие промышленные предприятия являются неиспользованным ресурсом – углекислым газом (CO2). Поскольку он является источником парниковых газов и глобального потепления, его можно вместо этого улавливать и превращать в химические вещества с добавленной стоимостью.</p>
<p>В рамках совместного проекта с участием Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE), Университета Северного Иллинойса и Университета Вальпараисо ученые сообщают о семействе катализаторов, которые эффективно преобразуют CO2 в этанол, уксусную кислоту или муравьиную кислоту. Эти жидкие углеводороды входят в число наиболее производимых химикатов в США и содержатся во многих коммерческих продуктах. Например, этанол является ключевым ингредиентом во многих товарах для дома и добавкой практически ко всему бензину в США.</p>
<p>Работа опубликована в <i>Журнале Американского химического общества</i>.</р> <р>Катализаторы основаны на металлическом олове, нанесенном на углеродный носитель. «Если наши катализаторы будут полностью разработаны, они смогут преобразовывать CO2, производимый различными промышленными источниками, в ценные химические вещества», — сказал Ди-Цзя Лю. «Эти источники включают электростанции, работающие на ископаемом топливе, а также предприятия по биоферментации и переработке отходов». Лю — старший химик в Аргонне и старший научный сотрудник Притцкеровской школы молекулярной инженерии Чикагского университета.</p>
<p>Метод, используемый командой, называется электрокаталитической конверсией, что означает, что конверсия CO2 на катализаторе осуществляется за счет электричества. Варьируя размер используемого олова от одиночных атомов до сверхмалых кластеров, а также до более крупных нанокристаллитов, команда могла контролировать превращение CO2 в уксусную кислоту, этанол и муравьиную кислоту соответственно. Селективность по каждому из этих химических веществ составляла 90% или выше. «Наше открытие об изменении пути реакции в зависимости от размера катализатора является беспрецедентным», — сказал Лю.</p>
<p>Вычислительные и экспериментальные исследования позволили пролить свет на механизмы реакций, образующих три углеводорода. Одним из важных открытий было то, что путь реакции полностью меняется, когда обычная вода, используемая при конверсии, заменяется дейтерированной водой (дейтерий — это изотоп водорода). Это явление известно как кинетический изотопный эффект. Ранее он никогда не наблюдался при конверсии CO2.</p>
<p>В этом исследовании участвовали два пользовательских объекта Управления науки Министерства энергетики США в Аргонне — усовершенствованный источник фотонов (APS) и Центр наноразмерных материалов (CNM).</p > <р>«Используя лучи жесткого рентгеновского излучения, доступные в APS, мы зафиксировали химическую и электронную структуру катализаторов на основе олова с различным содержанием олова», — сказал Ченгджун Сунь, физик из Аргонна. Кроме того, высокое пространственное разрешение, возможное с помощью трансмиссионного электронного микроскопа в CNM, позволяет напрямую отображать расположение атомов олова, от одиночных атомов до небольших кластеров, с различной загрузкой катализатора.</p>
<p>По словам Лю, «наша идеальная Цель состоит в том, чтобы использовать местную электроэнергию, вырабатываемую ветром и солнцем, для производства необходимых химикатов для местного потребления».</p>
<p>Это потребует интеграции недавно открытых катализаторов в низкотемпературный электролизер для проведения конверсии CO2 с использованием электроэнергии, получаемой из возобновляемых источников. Низкотемпературные электролизеры могут работать при температуре и давлении, близких к окружающей среде. Это обеспечивает быстрый запуск и остановку для обеспечения прерывистой подачи возобновляемой энергии. Это идеальная технология для достижения этой цели.</p>
<p>«Если мы сможем выборочно производить только те химические вещества, которые необходимы вблизи объекта, мы сможем помочь сократить расходы на транспортировку и хранение CO2», — отметил Лю. «Это действительно будет беспроигрышная ситуация для местных пользователей нашей технологии».</p>
<p><strong>Дополнительная информация:</strong> Хайпин Сюй и др., Модуляция электрокаталитической конверсии CO2. к пути органики по измерению каталитического сайта, <i>Журнал Американского химического общества</i> (2024). DOI: 10.1021/jacs.3c12722 </p>
<p><strong>Информация журнала:</strong> Журнал Американского химического общества </p>
<p> Предоставлено Аргоннской национальной лабораторией </p>
</div></div><div class=

Новости сегодня

Последние новости