Ученые из Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США разработали новаторский новый метод преобразования диоксида углерода (CO2) в формиат (HCOO-), ценное промышленное химическое вещество. Этот инновационный процесс, имитирующий фотосинтез, может проложить путь к устойчивому производству необходимых химических веществ.
Исследование, опубликованное в Journal of the American Chemical Society, использует светоактивированный металлоцентрированный катализатор для облегчения преобразования. Этот катализатор эффективно переносит электроны и протоны, что имеет решающее значение для химической трансформации. «Мы берем что-то дешевое и распространенное, как CO2, и добавляем электроны и протоны, чтобы превратить его во что-то полезное», - объяснил Саи Пунит Десаи, ведущий автор исследования.
Подход команды предлагает значительное преимущество перед предыдущими методами. Они разработали катализатор, в котором металлический центр защищен лигандами, предотвращающими нежелательные побочные реакции и повышающими селективность. Эта «цветочная» структура, где металл является центром, а лиганды - лепестками, позволяет точно контролировать конечный продукт.
Эта лигандная стратегия гарантирует, что производится только формиат, исключая конкуренцию со стороны других побочных продуктов. Ученые успешно протестировали метод с рутениецентрированными катализаторами и изучают возможность использования металлов, распространенных в земной коре, таких как железо. Это открывает дверь к более устойчивому и экономически эффективному химическому производству.
Ученые в значительной степени полагались на теорию и вычислительную химию для понимания механизма реакции. Они использовали передовые методы для изучения процесса в реальном времени, подтверждая существование критического промежуточного шага. Это исследование предлагает многообещающий путь к преобразованию CO2 в ценные продукты, способствуя более устойчивому будущему.