Een team van onderzoekers, waaronder wetenschappers van het Brookhaven National Laboratory van het Department of Energy (DOE) en Yale University, ontdekte hoe een watermolecuul een op kobalt gebaseerd molecuul helpt bij het omzetten van kooldioxide in koolmonoxide, een veelzijdige bouwsteen voor verschillende producten zoals kunststoffen en brandstoffen. De studie suggereert dat het afstemmen van de omgeving rond een katalysator de katalytische reacties efficiënter en milieuvriendelijker zou kunnen maken.

Koolstofdioxide is een broeikasgas dat bijdraagt ​​aan de klimaatverandering. Het omzetten van CO2 in bruikbare producten zou de impact op het milieu kunnen verzachten en tegelijkertijd waardevolle hulpbronnen kunnen produceren. Het ontwikkelen van efficiënte katalysatoren om deze conversiereactie aan te sturen blijft echter een aanzienlijke uitdaging.

Het onderzoeksteam concentreerde zich op een op kobalt gebaseerd molecuul dat bekend staat als een kobaltporfyrinecomplex. Ze gebruikten een combinatie van röntgen- en neutronenspectroscopietechnieken bij de National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) en Center for Functional Nanomaterials (CFN), beide DOE Office of Science User Facilities in Brookhaven Lab, evenals theoretische berekeningen , om te onderzoeken hoe de aanwezigheid van een watermolecuul de katalytische activiteit van het kobaltporfyrinecomplex beïnvloedt.

Uit hun bevindingen bleek dat het watermolecuul de katalytische kracht van het molecuul aanzienlijk vergroot door de vorming en stabilisatie van een cruciaal tussenproduct in het reactiepad te vergemakkelijken. Dit tussenproduct, dat zowel kooldioxide als een proton uit het watermolecuul bevat, is essentieel voor het omzetten van kooldioxide in koolmonoxide.

Het onderzoek levert waardevolle inzichten op over hoe de lokale omgeving rond een katalysator de katalytische activiteit ervan kan beïnvloeden. Door de omgeving van de katalysator zorgvuldig te ontwerpen, is het mogelijk om de katalytische efficiëntie en selectiviteit voor het omzetten van koolstofdioxide in gewenste producten te verbeteren, wat mogelijk kan leiden tot groenere en duurzamere chemische processen in de toekomst.

De studie, getiteld "Water-Assisted Electrochemical CO2 Reduction to CO Mediated by a Cobalt Porphyrin Complex", werd gepubliceerd in het tijdschrift Angewandte Chemie International Edition.