نانوکاتالیستی برای تبدیل دی‌اکسیدکربن به ترکیبات مفید

محققان موفق به تولید کاتالیست حاوی نانوذرات مس شدند که با زیرکونیم تقویت شده است. این کاتالیست قادر به گیرانداختن دی‌اکسیدکربن و تبدیل آن به ترکیبات دیگر است.

با افزایش دمای کره‌ی زمین، محققان به دنبال روش‌های جذب و به‌دام اندازی دی‌اکسید کربن هستند. در حال حاضر مقدار دی‌اکسید کربن در اتمسفر به رقم 408 ppm رسیده‌است که یک رکورد محسوب می‌شود.

جیانیس مپورمپاکیس از مدرسه‌ی مهندسی سوانسون می‌گوید: «با رهاسازی دی‌اکسید کربن و افزایش آن توسط برخی صنایع، نیاز جدی برای زدایش این گاز از اتمسفر وجود دارد. به‌دام اندازی دی‌اکسید کربن و تبدیل آن به ماده‌ی شیمیایی مفید هم از نظر زیست‌محیطی و هم صنعتی مزایای زیادی دارد.»

این گروه تحقیقاتی مقاله‌ای با عنوان Design of Copper-Based Bimetallic Nanoparticles for Carbon Dioxide Adsorption and Activation در نشریه ChemSusChem منتشر کردند و در آن نشان دادند چگونه از نانوذراتی حاوی مس می‌توان برای جذب دی‌اکسید کربن استفاده نمود.

این گروه تحقیقاتی با انجام شبیه‌سازی کامپیوتری و آزمایش‌هایی، اقدام به طراحی کاتالیست پایداری از جنس مس کردند که قادر است دی‌اکسید کربن را به‌دام انداخته و آن را فعال کند. در این کاتالیست علاوه بر مس از زیرکونیم نیز استفاده شده‌است. محققان معتقداند که این نانوذرات پتانسیل بالایی برای کاهش میزان دی‌اکسید کربن در اتمسفر دارد.

دی‌اکسید کربن مولکول بسیار پایداری است که برای تبدیل آن به ماده‌ای دیگر، باید آن را فعال کرد. برای این کار لازم است تا دی‌اکسید کربن روی کاتالیست قرار گیرد و پیوند کربن-اکسیژن ناپایدار شود. شبیه‌سازی‌های این گروه نشان داده‌است که تقویت ساختار نانوذرات مس با زیرکونیم می‌توان موجب تضعیف پیوندها در دی‌اکسید کربن شود.

نانوذرات مس گزینه‌ی مناسبی برای تبدیل دی‌اکسید کربن به مواد شیمیایی مفید است، به طوری که با این روش می‌توان دی‌اکسید کربن را هیدروژناسیون کرد و در نهایت به ترکیباتی نظیر متانول یا متان رسید. مس به تنهایی قادر به فعال کردن دی‌اکسید کربن نیست و وجود زیرکونیم می‌تواند کمک شایانی در این مسیر کند. این ترکیب قادر است الکترون را وارد مولکول دی‌اکسید کربن کند.

برای طراحی این نانوذرات محققان ترکیبات و پیکربندی‌های مختلفی را مورد آزمایش قرار دادند و در نهایت این ترکیب را انتخاب کردند.