Το νερό αλλάζει πώς το μόριο με βάση το κοβάλτιο μετατρέπει το διοξείδιο του άνθρακα σε υποσχόμενη χημική ουσία
Μια ομάδα ερευνητών, συμπεριλαμβανομένων των επιστημόνων του Εθνικού Εργαστηρίου Brookhaven και του Πανεπιστημίου του Τμήματος Ενέργειας (DOE), ανακάλυψε πώς ένα μόριο νερού βοηθά ένα μόριο με βάση το κοβάλτιο στη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε μονοξείδιο του άνθρακα, ένα ευέλικτο δομικό στοιχείο για διάφορα προϊόντα όπως τα πλαστικά και τα καύσιμα. Η μελέτη υποδηλώνει ότι η τελειοποίηση του περιβάλλοντος γύρω από έναν καταλύτη θα μπορούσε να καταστήσει τις καταλυτικές αντιδράσεις πιο αποτελεσματικές και φιλικές προς το περιβάλλον.
Το διοξείδιο του άνθρακα είναι ένα αέριο θερμοκηπίου που συμβάλλει στην αλλαγή του κλίματος. Η μετατροπή του CO2 σε χρήσιμα προϊόντα θα μπορούσε να μετριάσει τις περιβαλλοντικές του επιπτώσεις ενώ παράγει πολύτιμους πόρους. Ωστόσο, η ανάπτυξη αποτελεσματικών καταλυτών για την οδήγηση αυτής της αντίδρασης μετατροπής παραμένει μια σημαντική πρόκληση.
Η ερευνητική ομάδα επικεντρώθηκε σε ένα μόριο με βάση το κοβάλτιο γνωστό ως σύμπλεγμα πορφυρίνης κοβαλτίου. Χρησιμοποίησαν ένα συνδυασμό τεχνικών φασματοσκοπίας ακτίνων Χ και νετρονίων στο Εθνικό Συγχροτρόνιο Φωτιστικό Πηγή II (NSLS-II) και το κέντρο λειτουργικών νανοϋλικών (CFN), τόσο για τη διερεύνηση του Hathert-Prompont του Office of Science, που βρίσκονται στο εργαστήριο Brookhaven, καθώς και οι θεωρητικοί υπολογισμοί, για να διερευνήσουν την παρουσία ενός νερού μόριο.
Τα ευρήματά τους αποκάλυψαν ότι το μόριο του νερού ενισχύει σημαντικά την καταλυτική ισχύ του μορίου διευκολύνοντας τον σχηματισμό και τη σταθεροποίηση ενός κρίσιμου ενδιάμεσου στην οδό αντίδρασης. Αυτό το ενδιάμεσο, το οποίο περιέχει τόσο διοξείδιο του άνθρακα όσο και ένα πρωτόνιο από το μόριο νερού, είναι απαραίτητη για τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε μονοξείδιο του άνθρακα.
Η έρευνα παρέχει πολύτιμες γνώσεις για το πώς το τοπικό περιβάλλον γύρω από έναν καταλύτη μπορεί να επηρεάσει την καταλυτική του δραστηριότητα. Σχεδιάζοντας προσεκτικά το περιβάλλον του καταλύτη, είναι δυνατόν να ενισχυθεί η καταλυτική απόδοση και η επιλεκτικότητα για τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε επιθυμητά προϊόντα, που ενδεχομένως οδηγεί σε πιο πράσινες και πιο βιώσιμες χημικές διεργασίες στο μέλλον.
Η μελέτη, με τίτλο "Ηλεκτροχημική μείωση του CO2 με νερό σε CO που προκαλείται από ένα σύμπλεγμα πορφυρίνης κοβαλτίου", δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Angewandte Chemie International Edition.
