Новый наноструктурированный катализатор улучшает процесс преобразования СО2 в метанол

Ученые из Брукхейвенской Национальной лаборатории Департамента энергетики США недавно объявили об открытии новой каталитической системы для преобразования углекислого газа (CO2) в метанол, который используется для создания широкого спектра промышленных химикатов и топлива. Новая система не только обладает большей эффективностью преобразования, по сравнению с другими, существующими сегодня коммерческими катализаторами, но и способна вовлекать в этот процесс намного больший объем углекислого газа, который обычно является инертным для участия в подобных химических реакциях.

Исследование, проведенное учеными из Брукхейвенской Национальной лаборатории, включало не только практические методы, такие как тестирование новой системы на месте в реальных условиях, но и численное моделирование, которое проводилось в суперкомпьютерном центре университетов Севильи и Барселоны, и которое помогло составить молекулярное описание механизма синтеза метанола.

Исследователи сфокусировали свое внимание на изучении катализатора, состоящего из наночастиц меди и оксида церия, смешанных с молекулами диоксида титана. В предыдущих исследованиях такие металлооксидные наноструктурированные катализаторы продемонстрировали свою исключительную реактивность, правда, только при создании определенных условий.

Для изучения реакционной способности каталитических систем с двойными наночастицами при преобразовании углекислого газа в метанол, ученые использовали методы спектроскопии. Он позволил изучить взаимодействие СО2 по отдельности с обычной медью, обычным оксидом церия и соединением меди с оксидом церия в широком диапазоне температур и давления. Согласно результатам исследования, металлический компонент катализатора сам по себе не эффективен в химической реакции производства метанола. Связывание и активация углекислого газа происходит именно в зоне взаимодействия наночастиц металла и оксида церия. Регулировка этой зоны позволит достичь максимальной эффективности процесса производства метанола.