Способы преобразования углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу угольными электростанциями, в более ценные химические вещества не только позволят сократить токсичные выбросы и уменьшить воздействие на окружающую среду, но и могут стать новыми источниками доходов.
Недавно исследователи из университета Питтсбурга, штат Пенсильвания, США, разработали новый неметаллический катализатор, который поглощает и преобразует углекислый газ в муравьиную кислоту. Причем этот процесс происходит без необходимости создания специальных условий, сообщает Ozemle.net.
Как известно, газообразный диоксид углерода (СО2), который является побочным продуктом выработки электроэнергии угольными электростанциями, является одним из основных парниковых газов. Поэтому вполне понятна острая необходимость в разработке новых, более эффективных и недорогих катализаторов, которые способны отделять углекислый газ из потока выхлопных газов и захватывать его, прежде чем он попадет в атмосферу.
Ранее в качестве таких катализаторов выступали металло-органические структуры (MOF), абсорбенты, имеющие клеточно-подобную структуру, построенную вокруг атомов, которые включают обычные металлы или другие молекулы веществ, подходящих для аккумулирования диоксида углерода. Однако, MOF являются достаточно дорогими металлическими катализаторами. И ученые из университета Питтсбурга разработали возможную альтернативу MOF, которая построена на основе функциональной группы Льюиса, включающая в себя кислоты и основания Льюиса. Эти вещества обладают свойством химической привязки CO2, а также способностью диссоциировать водород.
Используя теорию функционала плотности, исследователи из Университета Питтсбурга разработали определенную функциональную группу Льюиса, которая может быть включена в структуру MOF UiO-66. Полученный в результате новый материал UiO-66-PbF2 способен диссоциировать водород и соединять полученные положительные и отрицательные ионы с атомами углерода и кислорода в молекуле СО2 соответственно, для получения муравьиной кислоты.
Таким образом, процесс захвата и преобразования углекислого газа выполняется, по сути, в одной химической реакции. Расчеты показывают, что пористая структура нового MOF остается стабильной как после функционализации, так и после хемосорбции СО2 и водорода. Кроме того, исследователи обнаружили, что активация водорода в новом MOF проходит при низких энергозатратах, что делает материал экономически рентабельным для использования в больших масштабах.
