De vervuiling door kooldioxide blijft het wereldwijde klimaat veranderen. Onderzoekers weten hoe ze dergelijke vervuiling kunnen lokaliseren, zelfs op regionale en bijna realtime basis. Als onderdeel van een oplossing voor de vervuiling door kooldioxide, richten veel onderzoeken zich op het omzetten van deze verontreinigende stof in een brandstof, zoals methanol. Op koper gebaseerde katalysatoren zijn een hulpmiddel voor dergelijke conversies. Het begrijpen van de bijbehorende stapsgewijze chemie is essentieel voor het optimaliseren van de omzetting van koolstofdioxideverontreinigende stof in methanolbrandstof. De details van deze chemie blijven echter onduidelijk; experimenten zijn nodig om hypothesen te testen die momenteel gebaseerd zijn op computersimulaties.

Nu, in een recentelijk gepubliceerd onderzoek in Journal of the American Chemical Society onderzoekers van de Universiteit van Tsukuba en samenwerkende partners hebben de hydrogenering van aan koper geadsorbeerd formaat experimenteel gemeten. Deze studie zal onderzoekers helpen om kritieke stappen in het bovengenoemde proces van verontreinigende stof naar brandstof te optimaliseren en zo de methanolproductie te versnellen.

"Hydrogenering van kooldioxide in methanol is een potentiële sleuteltechnologie voor de productie van brandstof en chemische grondstoffen, maar het optimaliseren van de reactie blijft moeilijk", legt Dr. Kotaro Takeyasu, senior auteur, uit. "Dat komt omdat het moeilijk is om chemische tussenproducten experimenteel te detecteren in het stapsgewijze reactiemechanisme."

Infraroodreflectie-absorptiespectroscopie en temperatuurgeprogrammeerde desorptie waren cruciaal voor het verkrijgen van twee belangrijke bevindingen. Ten eerste kwam blootstelling aan atomaire waterstof bij een temperatuur van 200 Kelvin overeen met hydrogenering van geadsorbeerd formaat. De exacte chemische aard van het product is nog niet duidelijk. Er werd ook gevonden dat bij een temperatuur van 250 Kelvin het gehydrogeneerde formiaat weer ontleedde in geadsorbeerd formiaat of gasvormig formaldehyde, in een verhouding van 96:4.

"Op basis van ons experimentele en computationele werk is de activeringsenergie van de hydrogenering van geadsorbeerd formaat ongeveer 121 kilojoule per mol", zegt Dr. Takeyasu. "Onze resultaten komen overeen met de gerapporteerde resultaten van methanolsynthesestudies."

Vooral koper-zinklegeringen komen veel voor in deze branche. De onderzoeksgroep onderzoekt momenteel hoe de activeringsenergieën die in de huidige studie worden gerapporteerd, zich verhouden tot bijzonder bruikbare katalytische legeringen, waarvoor ook experimenteel en computationeel onderzoek nodig is.

De resultaten van deze studie zullen onderzoekers helpen de methanolproductie uit koolstofdioxide te optimaliseren. Dergelijk werk zal helpen om een ​​luchtverontreinigende stof om te zetten in brandstof voor voertuigen en chemische grondstoffen voor de industrie. Het biedt een manier om waarde toe te voegen aan koolstofdioxide, dat algemeen als afval wordt beschouwd. Door de hier beschreven hydrogeneringsreactie te optimaliseren, hebben onderzoekers misschien een nieuw hulpmiddel om maximaal gebruik te maken van beperkte middelen. + Verder verkennen

Ontdekking van een nieuwe katalysator voor zeer actieve en selectieve hydrogenering van kooldioxide tot methanol