O echipă de cercetători a dezvoltat un nou design de catalizator care îmbunătățește semnificativ transformarea dioxidului de carbon în metanol, un combustibil crucial și o materie primă esențială pentru industria chimică. Transformarea dioxidului de carbon este considerată o metodă promițătoare pentru reciclarea resurselor de carbon, însă oamenii de știință s-au confruntat mult timp cu dificultăți în optimizarea procesului, transmite Mediafax.
Deși reacția este favorabilă din punct de vedere termodinamic la temperaturi scăzute, gazul este greu de activat în aceste condiții, fapt care duce la o performanță catalitică slabă. Pe de altă parte, creșterea temperaturii accelerează procesul, dar favorizează o reacție secundară care generează subproduse nedorite și scade selectivitatea metanolului. Acest compromis constant între activitate și selectivitate a limitat până acum randamentul de producție.
O nouă strategie pentru eficiența energetică
Noua abordare folosește o structură de acoperire bazată pe o interacțiune puternică între metal și suport pentru a separa în spațiu siturile active din interiorul catalizatorului. Acest design inovator permite ca etapele diferite ale reacției să aibă loc în locații distincte, iar acest lucru sporește eficiența conversiei. Prin restructurarea suprafeței și modificarea modului în care reactanții se adsorb, se disociază și se deplasează, echipa a obținut un randament spațiu-timp de 1,2 g⋅gcat−1⋅h−1 la 300 °C și 3 MPa. Performanța înregistrată este de aproximativ trei ori mai mare decât cea a catalizatorilor comerciali convenționali pe bază de cupru, zinc și aluminiu.
Cercetătorii au explicat că noul dispozitiv stimulează dioxidul de carbon să se activeze în principal pe siturile de zirconiu, iar acțiunea orientează procesul spre producția de metanol prin calea formatului. Spre deosebire de catalizatorii clasici, unde activarea începe prin ruperea legăturii C=O înainte de hidrogenare, noua strategie inversează ordinea.
Hidrogenarea se produce mai întâi pe siturile de zirconiu, iar ruperea legăturii C=O are loc ulterior. Autorii studiului au precizat că această schimbare de mecanism reduce formarea monoxidului de carbon ca subprodus și păstrează totodată capacitatea siturilor de cupru de a disocia eficient hidrogenul molecular.
About the Author
