Вадим Дудченко
Администратор портала

Преобразование углекислого газа в метанол, потенциально возобновляемое альтернативное топливо, дает возможность одновременно сформировать альтернативное топливо и сократить выбросы углекислого газа.

Вдохновленная естественными процессами, команда химиков Бостонского колледжа использовала мультикаталитическую систему для преобразования углекислого газа в метанол при самых низких температурах с высокой активностью и селективностью, сообщили исследователи в недавнем онлайн-издании журнала Chem.

Исследователи Бостонского колледжа использовали три различных катализатора в одной системе для преобразования в три этапа двуокиси углерода парниковых газов в метанол, жидкое топливо, которое служит перспективным методом хранения водорода. Первый катализатор преобразует углекислый газ и водород в муравьиную кислоту, которая затем модифицируется вторым катализатором с образованием сложного эфира, включающего добавку спирта и производящую воду. Третий катализатор в системе, который обычно несовместим с первым катализатором, затем преобразует этот сложный эфир в метанол. Команда смогла провести эту многоступенчатую реакцию в одном реакционном сосуде, несмотря на использование двух несовместимых катализаторов, инкапсулировав один из них в пористую структуру, которая также действует как второй катализатор.

Открытие группы стало возможным благодаря установке нескольких катализаторов в единую систему, построенную в губчатом пористом кристаллическом материале, известном как металлорганический каркас, говорят адъюнкт-профессора химии Бостонского колледжа Джеффри Байерс и Фрэнк Цунг, ведущие авторы доклада.

Удерживаемые губкой на месте, отдельные катализаторы работают в гармонии. Без выделения каталитически активных веществ таким образом реакция не протекала и никакого продукта получено не было, сообщили они.

Команда черпала вдохновение из биологических механизмов в клетках, которые используют многокомпонентные химические реакции с большой эффективностью, сказал Цунг.

Команда использовала разделение катализатора с помощью химии "хозяин-гость", когда молекула" гостя "инкапсулируется в материал" хозяина " с образованием нового химического соединения, чтобы преобразовать углекислый газ в метанол. Этот подход, вдохновленный многокомпонентными каталитическими преобразованиями в природе, превратил парниковый газ в возобновляемое топливо, избегая при этом высокого каталитического спроса на один вид.

"Мы добились этого, инкапсулировав один или несколько катализаторов в металлорганический каркас и применив полученную конструкцию хозяин-гость в катализе в тандеме с другим комплексом переходных металлов", - сказал Цунг.

Команда, в которую входили аспирант Томас М. Райдер и студент Энрик Х. Адиллон, задалась целью определить, могут ли они разработать подход к интеграции несовместимых катализаторов для преобразования углекислого газа в метанол при низкой температуре и с высокой селективностью, сказал Байерс.

В частности, они хотели выяснить, есть ли у этого подхода конкретные преимущества по сравнению с современными системами комплексного преобразования диоксида углерода в метанол на основе переходных металлов.

"Размещение нескольких катализаторов комплекса переходных металлов в правильном положении в системе имеет решающее значение для переворачивания реакции", - сказал Байерс. "В то же время инкапсуляция этих катализаторов позволила обеспечить возможность вторичной переработки в многокомпонентной каталитической системе."

Эти свойства делают конструкцию многокомпонентного катализатора более промышленно значимой, что может проложить путь к экономии углеродно-нейтрального топлива, говорится в исследованиях.

В дополнение к достижению изоляции участка путем инкапсуляции катализаторов, что привело к активности катализатора и его вторичной переработке, команда обнаружила автокаталитическую особенность катализатора, которая позволила запустить реакцию без необходимости использования большого количества добавок. Большинство предыдущих отчетов для подобных реакций используют большое количество добавок, но подход команды избегает этой необходимости, и она первая использует углекислый газ в энергетической реакции, сказал Цунг.

Команда планирует провести дальнейшие исследования модульности как метода инкапсуляции, так и металлорганических каркасов, чтобы получить более глубокое понимание многокомпонентной системы и оптимизировать ее дальше, а также получить доступ к новой, неизученной реактивности через формирование новых конструкций хозяин-гость, сказал Цунг.

 



Актуальные новости

  • Сутки
  • Неделя
  • Месяц