کاتالیزوری که کربن دی‌اکسید را مهار و به سوخت تجدیدپذیر تبدیل میکند!

به گزارش مجله خبری نگار،محققان دانشگاه میشیگان که نتایج پژوهش خود را در مجله ACS Catalysis منتشر کرده‌اند، استفاده از کبالت‌فتالوسیانین (cobalt phthalocyanine) را به‌عنوان کاتالیزوری برای تبدیل کربن دی‌اکسید به متانول از طریق چند مرحله واکنش موردمطالعه قرار دادند. مرحله اول کربن دی‌اکسید (CO۲) را به مونوکسید کربن (CO) و مرحله دوم CO را به متانول تبدیل می‌کند.

این رویکرد، روشی پایدار را برای کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای و تولید انرژی بدون کربن دی‌اکسید مازاد ارائه می‌دهد. دانشمندان مدت‌هاست در تلاشند تا راهی برای تبدیل شیمیایی CO۲ به سوخت‌هایی مانند متانول بیابند. متانول می‌تواند به‌طور بالقوه برای تأمین انرژی خودرو‌ها به روشی سازگارتر با محیط‌زیست مورداستفاده قرار گیرد.

البته پیش‌ازاین، تبدیل کربن دی‌اکسید به متانول در مقیاس صنعتی اتفاق افتاده بود، اما آن فرآیند از نظر زیست‌محیطی پاک نبود و تلاش‌ها برای انجام بزرگ‌مقیاس این تبدیل از طریق فرآیند‌های الکتروشیمیایی، چالش‌های بزرگی به همراه داشت.

کبالت‌فتالوسیانین مانند یک قلاب مولکولی برای مولکول‌های CO۲ یا CO عمل می‌کند. آرایش (هندسه) این مولکول‌ها در اطراف فلز کبالت بسیار مهم است، زیرا تعیین می‌کند که هر مولکول گاز با چه شدتی به هم متصل می‌شود. پژوهشگران متوجه شدند که مشکل، اتصال بسیار قوی‌تر کبالت‌فتالوسیانین به مولکول‌های CO۲ در مقایسه با مولکول‌های CO است. به همین دلیل وقتی CO در مرحله اول تولید می‌شود، قبل از اینکه بتواند به متانول تبدیل شود، با مولکول CO۲ دیگری جابه‌جا می‌شود.

محققان با مدل‌سازی محاسباتی پیشرفته حساب کردند که اتصال کبالت‌فتالوسیانین به CO۲، سه برابر محکم‌تر از مونوکسید کربن است. این اندازه‌گیری‌ها با بررسی تغییرات سرعت واکنش در مقادیر مختلف CO۲ و CO نیز تأیید شد.

محققان نشان دادند که تفاوت به نحوه تعامل الکترون‌های کاتالیزور با مولکول‌های CO۲ و CO مربوط می‌شود. برای حل این مشکل، آن‌ها پیشنهاد داده‌اند تا کاتالیزور کبالت‌فتالوسیانین به‌شکلی بازطراحی شود که نحوه تعامل آن با CO تقویت شده و میزان اتصال آن به CO۲ کاهش یابد.

رفع این مانع می‌تواند راه را برای استفاده از کاتالیزور‌هایی مانند کبالت‌فتالوسیانین برای تبدیل پاک، مؤثر و بزرگ‌مقیاس CO۲ به سوخت متانول هموار کند.