Các nhà nghiên cứu tại VCU đã phát hiện ra một chất xúc tác hiệu quả cho quá trình chuyển hóa nhiệt hóa carbon dioxide thành axit formic — một khám phá có thể cung cấp một chiến lược thu giữ carbon mới có thể thu nhỏ quy mô khi thế giới đang đối mặt với biến đổi khí hậu. Đây có thể là một tác nhân quan trọng đối với carbon dioxide trong khí quyển.
“Ai cũng biết rằng sự gia tăng nhanh chóng của khí nhà kính trong khí quyển và những tác động bất lợi của chúng đối với môi trường là một trong những thách thức lớn mà nhân loại đang phải đối mặt hiện nay”, tiến sĩ Shiv N. Khanna, tác giả chính của nghiên cứu, Giáo sư danh dự Khoa Vật lý tại Khoa Nhân văn, Đại học VCU, cho biết. “Việc chuyển hóa xúc tác CO2 thành các hóa chất hữu ích như axit formic (HCOOH) là một chiến lược thay thế hiệu quả về chi phí để giảm thiểu tác động tiêu cực của CO2. Axit formic là một chất lỏng có độc tính thấp, dễ vận chuyển và bảo quản ở nhiệt độ môi trường. Nó cũng có thể được sử dụng như một tiền chất hóa học có giá trị gia tăng cao, chất mang lưu trữ hydro và là một chất thay thế nhiên liệu hóa thạch tiềm năng trong tương lai.”
Hanna và tiến sĩ Turbasu Sengupta, nhà vật lý nghiên cứu tại VCU, đã phát hiện ra rằng các cụm chalcogenide kim loại liên kết có thể hoạt động như chất xúc tác cho quá trình chuyển hóa nhiệt hóa CO2 thành axit formic. Kết quả của họ được mô tả trong bài báo có tiêu đề “Chuyển hóa CO2 thành axit formic bằng cách điều chỉnh trạng thái lượng tử trong các cụm chalcogenide kim loại” được xuất bản trên tạp chí Communications Chemistry of Nature Portfolio.
“Chúng tôi đã chứng minh rằng, với sự kết hợp phù hợp của các phối tử, rào cản phản ứng để chuyển đổi CO2 thành axit fomic có thể được giảm đáng kể, giúp tăng tốc độ sản xuất axit fomic một cách mạnh mẽ,” Hanna nói. “Vì vậy, chúng tôi cho rằng các chất xúc tác được đề xuất này có thể làm cho quá trình tổng hợp axit fomic dễ dàng hơn hoặc khả thi hơn. Việc sử dụng các cụm lớn hơn với nhiều vị trí liên kết phối tử hơn hoặc bằng cách gắn các phối tử cho hiệu quả hơn phù hợp với những cải tiến hơn nữa mà chúng tôi có thể đạt được trong quá trình chuyển đổi axit fomic so với những gì được thể hiện trong các mô phỏng tính toán.”
Nghiên cứu này dựa trên công trình trước đó của Hanna, cho thấy rằng việc lựa chọn phối tử phù hợp có thể biến một cụm phân tử thành chất cho electron siêu mạnh hoặc chất nhận electron.
“Giờ đây, chúng tôi chứng minh rằng hiệu ứng tương tự có tiềm năng rất lớn trong xúc tác dựa trên các cụm chalcogenide kim loại,” Hanna nói. “Khả năng tổng hợp các cụm liên kết ổn định và kiểm soát khả năng cho hoặc nhận electron của chúng mở ra một lĩnh vực xúc tác mới, vì hầu hết các phản ứng xúc tác đều phụ thuộc vào các chất xúc tác có khả năng cho hoặc nhận electron.”
Một trong những nhà khoa học thực nghiệm tiên phong trong lĩnh vực này, Tiến sĩ Xavier Roy, Phó Giáo sư Hóa học tại Đại học Columbia, sẽ đến thăm VCU vào ngày 7 tháng 4 để tham dự Hội nghị chuyên đề mùa xuân của Khoa Vật lý.
“Chúng tôi sẽ hợp tác với ông ấy để xem làm thế nào chúng ta có thể phát triển và triển khai một chất xúc tác tương tự bằng cách sử dụng phòng thí nghiệm thực nghiệm của ông ấy,” Hanna nói. “Chúng tôi đã hợp tác chặt chẽ với nhóm của ông ấy, nơi họ đã tổng hợp một loại vật liệu từ tính mới. Lần này, ông ấy sẽ là chất xúc tác.”
Đăng ký nhận bản tin của VCU tại newsletter.vcu.edu để nhận những câu chuyện, video, hình ảnh, tin tức và danh sách sự kiện được chọn lọc trực tiếp vào hộp thư đến của bạn.
Tập đoàn CoStar thông báo đầu tư 18 triệu đô la cho Đại học Virginia College London (VCU) để xây dựng Trung tâm Nghệ thuật và Sáng tạo CoStar.