Một vật liệu mới dựa trên đồng có thể giúp các nhà hóa học tái chế khí nhà kính không mong muốn như mong muốn nhiên liệu xanh.
Là khí nhà kính, carbon dioxide - hoặc CO2 - giúp làm ấm bầu không khí. Nhưng lượng khí này quá nhiều gần đây đã gây ra cơn sốt khí quyển. Sẽ thật tuyệt nếu ô nhiễm CO2 này có thể được biến thành một sản phẩm hữu ích thay thế? Một nhóm các nhà nghiên cứu nghĩ rằng họ đã tìm ra cách để làm điều đó. Họ chuyển đổi CO2 thành ethanol. Nó là một hóa chất tăng cường chỉ số octan được thêm vào hầu hết các kho xăng ở Hoa Kỳ.
Thêm ethanol làm giảm mức tiêu thụ năng lượng trên mỗi gallon xăng. Nhưng nó mang lại một sự thỏa hiệp tốt: xăng bây giờ cháy sạch hơn. Như vậy, sản xuất ethanol từ CO2 sẽ tốt hơn cho môi trường.
Để làm được điều này, trước tiên các nhà nghiên cứu cần phân hủy CO2 thành các khối xây dựng của nó. Nó chỉ ra rằng đây là một nhiệm vụ khó khăn. Trong điều kiện như vậy, các nhà hóa học thường chuyển sang chất xúc tác. Những vật liệu như vậy đẩy nhanh phản ứng hóa học.
“Một nhóm các nhà nghiên cứu đã phát triển một chất xúc tác hoàn toàn mới,” Di-Jia Liu, nhà hóa học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne ở Lemont, Illinois, người đứng đầu nhóm phát triển chất xúc tác cho biết. Với nó, điện áp cần thiết để kích hoạt phản ứng CO 2 -ethanol mới thấp hơn nhiều so với điện áp cần thiết để kích hoạt các phản ứng tương tự, Liu nói. Và mặc dù các phản ứng hóa học thường dẫn đến sự xuất hiện của nhiều sản phẩm phụ không mong muốn, nhưng sản phẩm mới này thì không. Theo ông, hơn 90% sản phẩm cuối cùng là ethanol.
Chất xúc tác mới sử dụng một lớp carbon để hỗ trợ các nguyên tử đồng. Những nguyên tử đồng này được trải ra giống như giãn cách xã hội. Khi dòng điện chạy qua chất xúc tác, các nhóm nguyên tử đồng ở xa kết hợp với nhau để tạo thành cụm 3 hoặc 4 nguyên tử. Theo Liu, với sự trợ giúp của bức xạ tia X mạnh trong chúng, nhóm của ông có thể "theo dõi phản ứng hóa học khi nó xảy ra."
Các cụm này kích hoạt chất xúc tác, giúp CO2 phản ứng với nước. CO2 tách thành các nguyên tử carbon và oxy. Và nước – hay H2O – phân tách thành các nguyên tử hydro và oxy. Tất cả các nguyên tử được giải phóng này sắp xếp lại để tạo thành ethanol.
Các nhà nghiên cứu tiếp tục thử nghiệm quy trình mới. Họ cũng hy vọng có thể tạo ra các vật liệu hữu ích khác từ carbon dioxide. Đó là lý do tại sao nghiên cứu mới không phải là bước cuối cùng, Liu nói.
Đọc thêm: