Yeni bir çalışmada kimyagerler, karbon monoksitin karbon dioksitten dönüşüm sırasında katalizör yüzeyine ne kadar etkili bir şekilde yapıştığını belirlemek için yeni bir çerçeve geliştirdiler.
Karbon monoksit (CO) adsorpsiyon enerjisi olarak bilinen bu yapışkanlık, genellikle bir kimyasal reaksiyonun nihai ürününü belirleyebilen bir özelliktir. Araştırmacılar, yaygın olarak erişilebilen gelişmiş bir elektroanalitik teknik kullanarak, bu enerjinin gücünün aslında katalizör malzemesinin türü, uygulanan voltaj ve yüzeyin yapısı dahil olmak üzere reaksiyon faktörlerinin bir karışımına dayandığını buldu.
CO adsorpsiyonunun gerçek zamanlı olarak nasıl çalıştığının daha iyi anlaşılması, bilim adamlarının muadili olan karbondioksiti metanol ve etanol gibi faydalı yakıt ürünlerine geri dönüştürmenin yenilikçi yollarını aramalarına yardımcı olabileceğinden, bu alan için önemli bir adımdır. Çalışmanın baş yazarı ve Ohio State Üniversitesi’nde kimya alanında doktora sonrası öğrencisi olan Zhihao Cui, daha iyi katalizörler tasarlayarak, bu yeni anlayışların daha sürdürülebilir bir geleceği destekleyen daha temiz teknolojilerin gelişimini hızlandırmak için kullanılabileceğini söyledi.
“Yaklaşımımız CO2’yi dönüştürebilen katalizörlerin tasarımına rehberlik ederek teori ve deney arasında hayati bir köprü sağlıyor.2 faydalı sıvı yakıtlara daha verimli bir şekilde dönüştürülebilir” dedi Cui.
Çalışma şurada yayınlandı: Doğa Katalizi.
Şimdiye kadar araştırmacılar, gerçek reaksiyon koşulları altında karbon monoksitin bağlanma gücünü ölçmek için deneysel bir yöntemden yoksundu; bu, bilim adamlarının reaksiyon sonuçlarına ilişkin teorik tahminlerinin, elektrokatalitik ortamların karmaşıklığını yakalama yetenekleri açısından sınırlı olduğu anlamına geliyordu. Ancak bu çalışmanın yöntemiyle ekip, karbon monoksitin altın ve bakır gibi malzemelerle nasıl etkileşime girdiğini inceleyerek teorilerini doğrulamayı başardı; bu bilgiler, karbon dönüşümü için daha verimli katalizörlerin tasarımına rehberlik edebilecek bilgilerdi.
Araştırmacılar, karbon monoksitin benzer güçteki altın ve bakırla bağlanabildiğini, ancak yalnızca bakırın CO2’den çok karbonlu ürünler üretebildiğini buldu.2. Araştırmanın ortak yazarı ve Ohio Eyaleti kimya ve biyokimya profesörü Anne Co, bu nispeten şaşırtıcı sonuçların, CO adsorpsiyon sürecinin aslında araştırmacıların daha önce düşündüğünden daha karmaşık olduğunu ortaya çıkardığını söyledi.
Co, “Karbondioksit çok kararlı bir molekül, dolayısıyla parçalanması zor” dedi. “Bir reaksiyonun tamamlanması ister iki ister on iki adım sürsün, genellikle çok fazla enerji gerektirir.”
Kimyacılar genellikle ihtiyaç duyulan enerjiyi üretmek ve depolamak için elektrokimyayı kullanırken, bu ekibin yeni çerçevesini kullanarak süreci kolaylaştırmak, potansiyel bir kimyasal reaksiyonun enerji ihtiyaçlarının farkına varmayı kolaylaştırabilir. Önemli olan, bunun daha iyi, daha sürdürülebilir yakıtlar tasarlamak için önemli bir adım olduğunu söyleyen Cui, özellikle de yöntemin pahalı ekipman gerektirmeyecek kadar basit olması ve diğer katalizör türlerine kolayca uyarlanabilmesi nedeniyle.
Cui, “Çerçevemiz diğer araştırmacıların aynı deneyi geniş bir katalizör yelpazesine genişletmesine olanak tanıyor” dedi.
Araştırmacılar, yöntemlerinin bazı sınırlamaları olmasına rağmen, sonraki adımların kimya dünyasına daha ayrıntılı bir bakış açısı kazandırmak için modellerini ve yöntemlerini daha da iyileştirme planlarını içerdiğini belirtti.
Cui, “Bu çalışmada kullandığımız gibi çok basit bir teknik bile bu alanda gerçekten çok büyük bir fark yaratabilir” dedi. “Yani fikriniz yeni olduğu sürece, daha önce ölçülmesinin imkansız olduğu düşünülen bir şeyi ölçebilirsiniz.”
Diğer Ohio Eyaleti ortak yazarları arasında Kassidy Aztergo ve Jiseon Hwang yer alıyor.
