Het doel om de opwarming van de aarde aan te pakken door koolstofdioxide in brandstof om te zetten, zou een stap dichterbij kunnen komen als onderzoekers een supercomputer gebruiken om een ​​groep 'single-atom'-katalysatoren te identificeren die een sleutelrol zouden kunnen spelen.

Onderzoekers van QUT's Center for Materials Science, onder leiding van universitair hoofddocent Liangzhi Kou, maakten deel uit van een internationale studie die theoretische modellering gebruikte om zes metalen (nikkel, niobium, palladium, rhenium, rhodium, zirkonium) die effectief bleken te zijn in een reactie die koolstofdioxide kan omzetten in duurzame en schone energiebronnen.

De studie gepubliceerd in Natuurcommunicatie betrokken QUT-onderzoekers Professor Aijun Du, Professor Yuantong Gu en Dr. Lin Ju.

Professor Kou zei dat het onderzoek werd uitgevoerd door de experimenten te modelleren met behulp van de National Computational Infrastructure van de Australian National University, kijken naar hoe enkele atomen van de metalen zouden reageren met tweedimensionale stukjes "ferro-elektrische" materialen.

Ferro-elektrische materialen hebben aan één kant een positieve lading, en negatieve lading op een ander, en deze polarisatie kan worden omgekeerd wanneer een spanning wordt aangelegd.

Bij de theoretische modellering de onderzoekers ontdekten dat het toevoegen van het atoom van het katalysatormetaal aan het ferro-elektrische materiaal resulteerde in het omzetten van het broeikasgas in een gewenste chemische brandstof.

Zodra de polariteit is omgekeerd, de toestand zal worden behouden om als katalysator te werken bij het omzetten van het kooldioxide.

Professor Kou zei dat terwijl katalysatoren met één atoom voor het verminderen van koolstofdioxide tien jaar geleden werden voorgesteld, dit onderzoek brengt het veld aanzienlijk vooruit.

"We hebben een speciale chemische katalysator ontworpen, het kan het broeikasgas CO . omzetten ₂ in de gewenste chemische brandstoffen. De conversie-efficiëntie kan worden gecontroleerd met behulp van een haalbare aanpak, ' zei professor Ko.

"Het betekent dat we voor het eerst het vermogen hebben ontwikkeld om te versnellen of te vertragen, schakel zelfs de chemische reactie uit.

"Kooldioxide is de belangrijkste oorzaak van de opwarming van de aarde door het broeikaseffect, om te zetten in de chemische brandstoffen is niet alleen belangrijk voor onze omgeving, maar ook nuttig om de energiecrisis op te lossen."

Dr. Ju, eerste auteur van de studie, zei dat het onderzoekswerk een leidraad bood voor het ontwerp van nieuwe katalysatoren die aanzienlijke gevolgen zouden kunnen hebben voor de chemische industrie.

Professor Kou zei dat het langetermijndoel op dit onderzoeksgebied was om manieren te vinden om koolstofdioxide om te zetten in schone energiebronnen.

Professor Kou zei dat de resultaten van deze studie uiteindelijk zouden kunnen leiden tot een manier om een ​​coating aan motoren of industriële systemen toe te voegen die koolstofdioxide zou omzetten in plaats van meer van het gas in de atmosfeer af te geven.

De QUT-onderzoekers zijn van de School of Mechanical, Medische en procestechniek, en School voor Scheikunde en Natuurkunde.