Преобразование CO2 в ценные ресурсы с использованием наночастиц

Преобразование CO2 в ценные ресурсы с использованием наночастиц

Shutterstock.com/GiroScience

Новые исследования показали, что наночастицы могут быть использованы для получения ценного сырья из диоксида углерода. Международная группа ученых из Германии и Австралии изучила уже известные каскадные реакции, вызываемые ферментами, и использовала их, чтобы стимулировать инновации в переносе механизма на металлические наночастицы.

Исследование, опубликованное в августе этого года в Журнале Американского химического общества, показало, что с помощью этого метода ученые смогли производить этанол и пропанол из углекислого газа.

Этанол и пропанол из CO2

В состав международной группы входили исследователи из Центра электрохимии в Бохуме, а также исследователи из Университета Дуйсбурга-Эссена, и австралийская команда во главе с профессором Джастином Гудингом и профессором Ричардом Тилли изучала перенос каскадных реакций от ферментов к каталитически активным наночастицам. , Они обнаружили, что при этом они могли производить этанол и пропанол.

Этанол и пропанол широко используются во многих отраслях промышленности. От использования в качестве биотоплива до использования его антисептических свойств для создания дезинфицирующих средств для рук и салфеток. Продукты используются во многих отраслях промышленности в качестве компонентов для печатной краски, косметики, фармацевтической продукции, парфюмерии, моющих средств и многого другого. Тот факт, что наночастицы могут быть использованы для превращения диоксида углерода в эти полезные продукты, отмечает, что наночастицы являются важным шагом в будущей разработке катализаторов.

Эра наночастиц

В последнее время наночастицы представляют большой интерес для ученых практически во всех областях. Их нано-размер дает им уникальные свойства, которые не разделяются их коллегами. По этой причине их применение изучается, и новые приложения для специального материала постоянно обновляются, особенно в области биомедицины, оптики, электроники и энергетики. Их полный потенциал еще не реализован, и теперь они делают волны в области катализаторов.

Наночастицы в качестве катализаторов

Было обнаружено, что наночастицы очень полезны с точки зрения ускорения каталитических процессов. Из-за их наноразмера частицы имеют более высокое отношение площади поверхности, что означает, что одновременно может происходить больше каталитических реакций из-за наличия большего пространства для протекания большего количества реакций. Частицы также могут быть рециркулированы более легко, так как разделение является более простым процессом.

Наночастицы уже успешно использовались в предыдущих новаторских экспериментах по каталитическим сценариям, демонстрируя превосходство материала в качестве катализатора благодаря его большей площади поверхности. В 2016 году исследователи из Массачусетского технологического института смогли использовать наночастицы катализаторов для создания стабильных покрытий из благородных металлов, что снизило потребность в использовании драгоценных металлов.

Замена каскадной реакции

В настоящем исследовании рассматривалось, как наночастицы можно использовать вместо каскадных реакций. Каскадные реакции – это химические процессы, в которых происходит более одной последовательной реакции, и каждая последующая реакция зависит от первой, чтобы сделать возможным ее проведение. Это позволяет отдельным ферментам производить сложные продукты, катализируя эту последовательность событий.

Немецко-австралийская команда обнаружила, что нанозимы могут катализировать электрохимическое восстановление диоксида углерода, вызывая многочисленные реакции, происходящие на серебряном ядре и медной оболочке, превращая диоксид углерода в этанол или пропанол. По сути, они показали, что нанозимы способны катализировать необходимые реакции без каскадного принципа. Однако недостатком является то, что этот процесс требует гораздо больше энергии. Команда исследователей планирует дальнейшее развитие процесса с целью получения дополнительных полезных продуктов, потенциально этилена или бутанола.

Source link