I ricercatori della VCU hanno scoperto un catalizzatore efficace per la conversione termochimica dell'anidride carbonica in acido formico: una scoperta che potrebbe fornire una nuova strategia di cattura del carbonio, scalabile man mano che il mondo si confronta con i cambiamenti climatici. Un agente potenzialmente importante per l'anidride carbonica atmosferica.
"È risaputo che la rapida crescita dei gas serra nell'atmosfera e i loro effetti dannosi sull'ambiente rappresentano una delle principali sfide che l'umanità si trova ad affrontare oggi", ha affermato l'autore principale, il Dott. Shiv N. Khanna, Professore Emerito del Commonwealth presso il dipartimento di fisica della Facoltà di Scienze Umanistiche della VCU. "La conversione catalitica della CO2 in sostanze chimiche utili come l'acido formico (HCOOH) è una strategia alternativa economicamente vantaggiosa per mitigare gli effetti negativi della CO2. L'acido formico è un liquido a bassa tossicità, facile da trasportare e conservare a temperatura ambiente. Può anche essere utilizzato come precursore chimico ad alto valore aggiunto, vettore per lo stoccaggio dell'idrogeno e possibile futuro sostituto dei combustibili fossili."
Hanna e il fisico ricercatore della VCU, il dott. Turbasu Sengupta, hanno scoperto che gli aggregati legati di calcogenuri metallici possono agire da catalizzatori per la conversione termochimica della CO2 in acido formico. I loro risultati sono descritti in un articolo intitolato "Conversion of CO2 to Formic Acid by Tuning Quantum States in Metal Chalcogenide Clusters" pubblicato su Communications Chemistry of Nature Portfolio.
"Abbiamo dimostrato che, con la giusta combinazione di ligandi, la barriera di reazione per la conversione della CO2 in acido formico può essere significativamente abbassata, accelerando notevolmente la produzione di acido formico", ha affermato Hanna. "Pertanto, possiamo affermare che questi catalizzatori potrebbero rendere la sintesi dell'acido formico più semplice o più fattibile. L'utilizzo di cluster più grandi con un maggior numero di siti di legame per i ligandi o l'aggiunta di ligandi donatori più efficienti è in linea con i nostri ulteriori miglioramenti nella conversione dell'acido formico che si possono ottenere rispetto a quanto mostrato nelle simulazioni computazionali."
Lo studio si basa sul precedente lavoro di Hanna, il quale dimostrava che la scelta appropriata del ligando può trasformare un cluster in un superdonatore che cede elettroni o in un accettore che accetta elettroni.
"Ora dimostriamo che lo stesso effetto ha un grande potenziale nella catalisi basata su cluster di calcogenuri metallici", afferma Hanna. "La capacità di sintetizzare cluster stabili e legati tra loro e di controllarne la capacità di donare o accettare elettroni apre un nuovo campo della catalisi, poiché la maggior parte delle reazioni catalitiche dipende da catalizzatori che donano o accettano elettroni."
Il dottor Xavier Roy, uno dei primi scienziati sperimentali del settore e professore associato di chimica alla Columbia University, sarà in visita alla VCU il 7 aprile per il simposio primaverile del dipartimento di fisica.
"Collaboreremo con lui per capire come sviluppare e implementare un catalizzatore simile utilizzando il suo laboratorio sperimentale", ha affermato Hanna. "Abbiamo già lavorato a stretto contatto con il suo gruppo, che ha sintetizzato un nuovo tipo di materiale magnetico. Questa volta sarà lui il catalizzatore."
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