Una concezione di un nuovo catalizzatore che converte l'anidride carbonica e l'acqua in metanolo:il catalizzatore utilizza nanotubi di carbonio per creare una "autostrada" per gli elettroni. Credito:laboratorio Hailiang Wang
Fare il metanolo è diventato molto più semplice, ora che i chimici di Yale hanno aperto una nuova autostrada per gli elettroni.
La scoperta, pubblicato online il 27 novembre sulla rivista Natura , trova una nuova soluzione per due compiti chimici:produrre metanolo, un volatile, combustibile liquido apprezzato dall'industria e che rimuove l'anidride carbonica dall'atmosfera. Hailiang Wang, un assistente professore di chimica a Yale e membro dell'Energy Sciences Institute presso il West Campus di Yale, ha condotto la ricerca.
Il metanolo è utilizzato in una varietà di prodotti, compreso antigelo, diluenti per vernici, e detergenti per vetri. Viene anche utilizzato per produrre carburante biodiesel, plastica, compensato, e abbigliamento per la stampa permanente.
I ricercatori di Yale hanno sviluppato un catalizzatore che converte l'anidride carbonica e l'acqua in metanolo utilizzando l'elettricità. È un tipo di catalizzatore chiamato elettrocatalizzatore molecolare eterogeneo, "eterogeneo" perché è un materiale catalizzatore solido che opera in un elettrolita liquido, e "molecolare" perché il sito attivo del catalizzatore è una struttura molecolare.
La struttura distinta del nuovo catalizzatore è la chiave, ha detto Wang.
Lui e il suo team hanno ancorato singole molecole di cobalto ftalocianina (o un suo derivato) sulla superficie dei nanotubi di carbonio, tubi di dimensioni nanometriche di strati di grafene arrotolati. I nanotubi agiscono come un'autostrada per gli elettroni, creando una consegna rapida e continua di elettroni ai siti catalitici per convertire l'anidride carbonica in metanolo. È un processo di riduzione a sei elettroni, i ricercatori hanno detto, il che significa che sei elettroni vengono iniettati in una molecola di anidride carbonica.
Yueshen Wu (a sinistra) e Xu Lu, coautori del nuovo studio. Credito:laboratorio Hailiang Wang
Prima di questa scoperta, una consegna più limitata di elettroni - un processo di riduzione a due elettroni - significava che i catalizzatori molecolari erano solo in grado di convertire l'anidride carbonica in prodotti come il monossido di carbonio.
"I catalizzatori molecolari eterogenei consentono al nostro gruppo di fare nuova chimica e chimica nota in modi migliori, e questo è un esempio, "Ha detto Wang.
Yueshen Wu, uno studente laureato a Yale, è il primo autore dello studio. I coautori sono il borsista postdottorato Xu Lu di Yale e il professore associato Yongye Liang e lo studente laureato Zhan Jiang della Southern University of Science and Technology in Cina.
