Wissenschaftler des Brookhaven National Laboratory des US-Energieministeriums haben eine bahnbrechende neue Methode entwickelt, um Kohlendioxid (CO2) in Formiat (HCOO-), eine wertvolle Industriechemikalie, umzuwandeln. Dieser innovative Prozess, der die Photosynthese nachahmt, könnte den Weg für eine nachhaltige Produktion essentieller Chemikalien ebnen.
Die im Journal of the American Chemical Society veröffentlichte Forschung verwendet einen lichtaktivierten metallzentrierten Katalysator, um die Umwandlung zu erleichtern. Dieser Katalysator überträgt effizient Elektronen und Protonen, die für die chemische Transformation entscheidend sind. „Wir nehmen etwas Billiges und Reichlich vorhandenes wie CO2 und fügen Elektronen und Protonen hinzu, um es in etwas Nützliches umzuwandeln“, erklärte Sai Puneet Desai, der Hauptautor der Studie.
Der Ansatz des Teams bietet einen signifikanten Vorteil gegenüber früheren Methoden. Sie haben einen Katalysator entwickelt, bei dem das Metallzentrum durch Liganden geschützt ist, wodurch unerwünschte Nebenreaktionen verhindert und die Selektivität erhöht wird. Diese „blütenartige“ Struktur, bei der das Metall der Mittelpunkt und die Liganden die Blütenblätter sind, ermöglicht eine präzise Kontrolle über das Endprodukt.
Diese ligandbasierte Strategie stellt sicher, dass nur Formiat produziert wird, wodurch die Konkurrenz durch andere Nebenprodukte eliminiert wird. Die Wissenschaftler haben die Methode erfolgreich mit rutheniumzentrierten Katalysatoren getestet und erforschen die Verwendung von erdreichreichen Metallen wie Eisen. Dies eröffnet die Tür zu einer nachhaltigeren und kostengünstigeren chemischen Produktion.
Die Wissenschaftler stützten sich stark auf die Theorie und Computerchemie, um den Reaktionsmechanismus zu verstehen. Sie nutzten fortschrittliche Techniken, um den Prozess in Echtzeit zu untersuchen und die Existenz eines entscheidenden Zwischenschritts zu bestätigen. Diese Forschung bietet einen vielversprechenden Weg zur Umwandlung von CO2 in wertvolle Produkte und trägt zu einer nachhaltigeren Zukunft bei.