Naukowcy z Brookhaven National Laboratory w Departamencie Energii USA opracowali przełomową nową metodę przekształcania dwutlenku węgla (CO2) w mrówczan (HCOO-), cenny związek chemiczny w przemyśle. Ten innowacyjny proces, który naśladuje fotosyntezę, może utorować drogę do zrównoważonej produkcji niezbędnych chemikaliów.
Badania, opublikowane w Journal of the American Chemical Society, wykorzystują aktywowany światłem katalizator oparty na metalu, aby ułatwić konwersję. Katalizator ten skutecznie przenosi elektrony i protony, co jest kluczowe dla transformacji chemicznej. "Bierzemy coś taniego i obfitego, jak CO2, i dodajemy elektrony i protony, aby przekształcić to w coś użytecznego" - wyjaśnił Sai Puneet Desai, główny autor badania.
Podejście zespołu oferuje znaczącą przewagę nad wcześniejszymi metodami. Zaprojektowali katalizator, w którym centrum metalu jest chronione przez ligandy, co zapobiega niepożądanym reakcjom ubocznym i zwiększa selektywność. Ta "kwiatowa" struktura, w której metal jest centrum, a ligandy płatkami, pozwala na precyzyjną kontrolę nad produktem końcowym.
Ta strategia oparta na ligandach zapewnia, że produkowany jest tylko mrówczan, eliminując konkurencję ze strony innych produktów ubocznych. Naukowcy z powodzeniem przetestowali metodę z katalizatorami opartymi na rutenie i badają wykorzystanie metali występujących w dużych ilościach w przyrodzie, takich jak żelazo. Otwiera to drzwi do bardziej zrównoważonej i opłacalnej produkcji chemicznej.
Naukowcy w dużym stopniu polegali na teorii i chemii obliczeniowej, aby zrozumieć mechanizm reakcji. Użyli zaawansowanych technik do badania procesu w czasie rzeczywistym, potwierdzając istnienie kluczowego etapu pośredniego. Badania te oferują obiecującą drogę do przekształcania CO2 w cenne produkty, przyczyniając się do bardziej zrównoważonej przyszłości.