Bài viết này đã được xem xét theo các quy trình và chính sách biên tập của Science X. Các biên tập viên đã nhấn mạnh những phẩm chất sau đây đồng thời đảm bảo tính toàn vẹn của nội dung:
Biến đổi khí hậu là một vấn đề môi trường toàn cầu. Nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu là việc đốt quá mức nhiên liệu hóa thạch. Chúng tạo ra khí carbon dioxide (CO2), một loại khí nhà kính góp phần làm nóng lên toàn cầu. Trước thực trạng này, các chính phủ trên toàn thế giới đang xây dựng các chính sách để hạn chế lượng khí thải carbon. Tuy nhiên, chỉ giảm lượng khí thải carbon có thể chưa đủ. Lượng khí thải carbon dioxide cũng cần được kiểm soát. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Về vấn đề này, các nhà khoa học đề xuất chuyển hóa hóa học carbon dioxide thành các hợp chất có giá trị gia tăng như methanol và axit formic (HCOOH). Để sản xuất axit formic, cần có nguồn ion hydride (H-), tương đương với một proton và hai electron. Ví dụ, cặp khử-oxy hóa nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+/NADH) là nguồn tạo ra và dự trữ ion hydride (H-) trong hệ thống sinh học.
Trong bối cảnh đó, một nhóm các nhà nghiên cứu do Giáo sư Hitoshi Tamiaki từ Đại học Ritsumeikan, Nhật Bản, dẫn đầu đã phát triển một phương pháp hóa học mới sử dụng phức hợp NAD+/NADH giống ruthenium để khử CO2 thành HCOOH. Kết quả nghiên cứu của họ đã được công bố trên tạp chí ChemSusChem vào ngày 13 tháng 1 năm 2023.
Giáo sư Tamiaki giải thích động cơ cho nghiên cứu của mình. Ông nói: “Gần đây, người ta đã chứng minh rằng phức chất ruthenium với mô hình NAD+, [Ru(bpy)2(pbn)](PF6)2, trải qua quá trình khử hai electron quang hóa. Nó tạo ra phức chất loại NADH tương ứng [Ru(bpy)2(pbnHH)](PF6)2 khi có mặt triethanolamine trong acetonitrile (CH3CN) dưới ánh sáng nhìn thấy được.”
“Ngoài ra, sục khí CO2 vào dung dịch [Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ sẽ tái tạo [Ru(bpy)2(pbn)]2+ và tạo ra ion formate (HCOO-). Tuy nhiên, tốc độ sản xuất khá chậm. Do đó, việc chuyển đổi H- thành CO2 đòi hỏi một hệ thống xúc tác được cải tiến.”
Do đó, các nhà nghiên cứu đã điều tra nhiều chất phản ứng và điều kiện phản ứng khác nhau giúp giảm lượng khí thải carbon dioxide. Dựa trên các thí nghiệm này, họ đề xuất phương pháp khử hai electron bằng ánh sáng của cặp oxy hóa khử [Ru(bpy)2(pbn)]2+/[Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ với sự có mặt của 1,3-dimethyl-2-phenyl-2,3-dihydro-1H-benzo[d]imidazole (BIH). Ngoài ra, việc sử dụng nước (H2O) trong CH3CN thay vì triethanolamine đã giúp cải thiện hiệu suất hơn nữa.

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng đã điều tra các cơ chế phản ứng tiềm năng bằng cách sử dụng các kỹ thuật như cộng hưởng từ hạt nhân, điện thế kế tuần hoàn và quang phổ kế UV-vis. Dựa trên đó, họ đưa ra giả thuyết: Đầu tiên, khi quang kích thích [Ru(bpy)2(pbn)]2+, gốc tự do [RuIII(bpy)2(pbn•-)]2+* được hình thành, trải qua quá trình khử sau: BIH → [RuII(bpy)2(pbn•-)]2+ và BIH•+. Tiếp theo, H2O proton hóa phức chất ruthenium để tạo thành [Ru(bpy)2(pbnH•)]2+ và BI•. Sản phẩm thu được bị phân hủy để tạo thành [Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ và trở lại [Ru(bpy)2(pbn)]2+. Sau đó, chất đầu tiên được khử bởi BI• để tạo ra [Ru(bpy)(bpy•−)(pbnHH)]+. Phức hợp này là chất xúc tác hoạt động, chuyển hóa H- thành CO2, tạo ra HCOO- và axit fomic.
Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng phản ứng được đề xuất có hệ số chuyển hóa cao (số mol khí cacbon đioxit được chuyển hóa bởi một mol chất xúc tác) – 63.
Các nhà nghiên cứu rất hào hứng với những phát hiện này và hy vọng sẽ phát triển một phương pháp mới để chuyển đổi năng lượng (ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học) nhằm sản xuất các vật liệu tái tạo mới.
“Phương pháp của chúng tôi cũng sẽ làm giảm tổng lượng khí carbon dioxide trên Trái đất và giúp duy trì chu trình carbon. Do đó, nó có thể làm giảm hiện tượng nóng lên toàn cầu trong tương lai”, Giáo sư Tamiaki nói thêm. “Ngoài ra, các công nghệ vận chuyển hydride hữu cơ mới sẽ cung cấp cho chúng ta những hợp chất vô giá.”
Thông tin bổ sung: Yusuke Kinoshita và cộng sự, Chuyển hydride hữu cơ cảm ứng ánh sáng đến CO2** được trung gian bởi các phức chất ruthenium như mô hình cho các cặp oxy hóa khử NAD+/NADH, ChemSusChem (2023). DOI: 10.1002/cssc.202300032

Nếu bạn phát hiện lỗi chính tả, thông tin không chính xác hoặc muốn yêu cầu chỉnh sửa nội dung trên trang này, vui lòng sử dụng biểu mẫu này. Đối với các câu hỏi chung, vui lòng sử dụng biểu mẫu liên hệ của chúng tôi. Đối với phản hồi chung, vui lòng sử dụng phần bình luận công khai bên dưới (làm theo hướng dẫn).
Phản hồi của bạn rất quan trọng đối với chúng tôi. Tuy nhiên, do số lượng tin nhắn quá nhiều, chúng tôi không thể đảm bảo trả lời cá nhân từng người.
Địa chỉ email của bạn chỉ được sử dụng để thông báo cho người nhận biết ai đã gửi email. Cả địa chỉ của bạn và địa chỉ của người nhận đều không được sử dụng cho bất kỳ mục đích nào khác. Thông tin bạn nhập sẽ hiển thị trong email của bạn và sẽ không được Phys.org lưu trữ dưới bất kỳ hình thức nào.
Nhận thông tin cập nhật hàng tuần và/hoặc hàng ngày qua email. Bạn có thể hủy đăng ký bất cứ lúc nào và chúng tôi sẽ không bao giờ chia sẻ thông tin cá nhân của bạn với bên thứ ba.
Chúng tôi nỗ lực để mọi người đều có thể tiếp cận nội dung của chúng tôi. Hãy cân nhắc ủng hộ sứ ​​mệnh của Science X bằng cách đăng ký tài khoản cao cấp.

Nếu bạn cần thêm thông tin, vui lòng gửi email cho tôi.
E-mail:
info@pulisichem.cn
Điện thoại:
+86-533-3149598