Tämä artikkeli on tarkistettu Science X:n toimituskäytäntöjen ja -menettelyjen mukaisesti. Toimittajat ovat korostaneet seuraavia ominaisuuksia varmistaessaan sisällön eheyden:
Ilmastonmuutos on maailmanlaajuinen ympäristöongelma. Ilmastonmuutoksen suurin aiheuttaja on fossiilisten polttoaineiden liiallinen polttaminen. Ne tuottavat hiilidioksidia (CO2), kasvihuonekaasua, joka edistää ilmaston lämpenemistä. Tämän vuoksi hallitukset ympäri maailmaa kehittävät toimintalinjoja tällaisten hiilidioksidipäästöjen rajoittamiseksi. Pelkkä hiilidioksidipäästöjen vähentäminen ei kuitenkaan välttämättä riitä. Myös hiilidioksidipäästöjä on hillittävä. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Tässä yhteydessä tutkijat ehdottavat hiilidioksidin kemiallista muuntamista lisäarvoa tuottaviksi yhdisteiksi, kuten metanoliksi ja muurahaishapoksi (HCOOH). Jälkimmäisen tuottamiseksi tarvitaan hydridi-ionien (H-) lähde, jotka vastaavat yhtä protonia ja kahta elektronia. Esimerkiksi nikotiiniamidi-adeniinidinukleotidin (NAD+/NADH) pelkistys-hapetus-pari on hydridin (H-) generaattori ja säiliö biologisissa järjestelmissä.
Tätä taustaa vasten japanilaisen Ritsumeikanin yliopiston professori Hitoshi Tamiakin johtama tutkijaryhmä kehitti uuden kemiallisen menetelmän, jossa käytetään ruteniumin kaltaisia ​​NAD+/NADH-komplekseja hiilidioksidin pelkistämiseksi HCOOH:ksi. Tutkimuksen tulokset julkaistiin ChemSusChem-lehdessä 13. tammikuuta 2023.
Professori Tamiaki selittää tutkimuksensa motivaatiota. ”Äskettäin osoitettiin, että NAD+-mallin mukainen ruteniumkompleksi [Ru(bpy)2(pbn)](PF6)2 läpikäy fotokemiallisen kaksielektronisen pelkistyksen. Tämä johti vastaavan NADH-tyyppisen kompleksin [Ru(bpy))2(pbnHH)](PF6)2 muodostumiseen trietanoliamiinin läsnä ollessa asetonitriilissä (CH3CN) näkyvän valon alaisena”, hän sanoi.
”Lisäksi CO2:n kuplittaminen [Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ -liuokseen regeneroi [Ru(bpy)2(pbn)]2+ -ioneja ja tuottaa formiaatti-ioneja (HCOO-). Sen tuotantonopeus on kuitenkin melko hidas. Lyhyt. Siksi H-:n muuntaminen CO2:ksi vaatii parannetun katalyyttisen järjestelmän.”
Siksi tutkijat ovat selvittäneet erilaisia ​​reagensseja ja reaktio-olosuhteita, jotka auttavat vähentämään hiilidioksidipäästöjä. Näiden kokeiden perusteella he ehdottivat valon indusoimaa kahden elektronin pelkistystä redox-parille [Ru(bpy)2(pbn)]2+/[Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ 1,3-dimetyyli-2-fenyyli-2,3-dihydro-1H-bentso[d]imidatsolin (BIH) läsnä ollessa. Lisäksi vesi (H2O) CH3CN:ssä trietanoliamiinin sijaan paransi saantoa entisestään.

Lisäksi tutkijat selvittivät mahdollisia reaktiomekanismeja käyttämällä tekniikoita, kuten ydinmagneettinen resonanssi, syklinen voltammetria ja UV-Vis-spektrofotometria. Tämän perusteella he esittivät hypoteesin: Ensinnäkin [Ru(bpy)2(pbn)]2+:n fotoeksitaatiossa muodostuu vapaa radikaali [RuIII(bpy)2(pbn•-)]2+*, joka pelkistyy seuraavasti: BIH Get [RuII(bpy)2(pbn•-)]2+ ja BIH•+. Seuraavaksi H2O protonoi ruteniumkompleksin muodostaen [Ru(bpy)2(pbnH•)]2+ ja BI•. Tuloksena oleva tuote disproportionoituu muodostaen [Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ ja palautuu muotoon [Ru(bpy)2(pbn)]2+. Ensimmäinen pelkistyy sitten BI•:lla muodostaen [Ru(bpy)(bpy•−)(pbnHH)]+. Tämä kompleksi on aktiivinen katalyytti, joka muuntaa H⁻:n CO₂:ksi, jolloin muodostuu HCOO⁻:ta ja muurahaishappoa.
Tutkijat osoittivat, että ehdotetulla reaktiolla on korkea konversioluku (hiilidioksidimoolien määrä, jonka yksi mooli katalysaattoria muuntaa) – 63.
Tutkijat ovat innoissaan näistä löydöistä ja toivovat kehittävänsä uuden menetelmän energian (auringonvalon) muuttamiseksi kemialliseksi energiaksi uusien uusiutuvien materiaalien tuottamiseksi.
”Menetelmämme vähentää myös hiilidioksidin kokonaismäärää maapallolla ja auttaa ylläpitämään hiilen kiertokulkua. Siksi se voi vähentää tulevaa ilmaston lämpenemistä”, professori Tamiaki lisäsi. ”Lisäksi uudet orgaanisten hydridien kuljetusteknologiat tarjoavat meille arvokkaita yhdisteitä.”
Lisätietoja: Yusuke Kinoshita ym., Valon indusoima orgaanisen hydridin siirtyminen CO2**:ksi ruteniumkompleksien välittämänä malleina NAD+/NADH-redox-pareille, ChemSusChem (2023). DOI: 10.1002/cssc.202300032

Jos kohtaat kirjoitusvirheen, epätarkkuuden tai haluat lähettää pyynnön sisällön muokkaamisesta tällä sivulla, käytä tätä lomaketta. Yleisiin kysymyksiin käytä yhteydenottolomakettamme. Yleiseen palautteeseen käytä alla olevaa julkista kommenttiosiota (noudata ohjeita).
Palautteesi on meille erittäin tärkeää. Suuren viestimäärän vuoksi emme kuitenkaan voi taata henkilökohtaista vastausta.
Sähköpostiosoitettasi käytetään vain sähköpostin lähettäjän tunnistamiseen. Osoitettasi tai vastaanottajan osoitetta ei käytetä mihinkään muuhun tarkoitukseen. Antamasi tiedot näkyvät sähköpostiviestissäsi, eikä Phys.org tallenna niitä missään muodossa.
Vastaanota viikoittaisia ​​ja/tai päivittäisiä päivityksiä sähköpostiisi. Voit peruuttaa tilauksen milloin tahansa, emmekä koskaan jaa tietojasi kolmansille osapuolille.
Sisältöstamme tulee kaikkien saatavilla oleva. Harkitse Science X:n mission tukemista premium-tilillä.

Jos haluat lisätietoja, lähetä minulle sähköpostia.
Sähköposti:
info@pulisichem.cn
Puh:
+86-533-3149598