Pesquisadores da VCU descobriram um catalisador eficaz para a conversão termoquímica de dióxido de carbono em ácido fórmico — uma descoberta que pode fornecer uma nova estratégia de captura de carbono que pode ser reduzida à medida que o mundo luta contra as mudanças climáticas. Um agente potencialmente importante para o dióxido de carbono atmosférico.
“É sabido que o rápido aumento dos gases de efeito estufa na atmosfera e seus efeitos nocivos ao meio ambiente representam um dos maiores desafios que a humanidade enfrenta hoje”, afirmou o autor principal, Dr. Shiv N. Khanna, Professor Emérito da Commonwealth no departamento de física da Faculdade de Ciências Humanas da VCU. “A conversão catalítica de CO2 em produtos químicos úteis, como o ácido fórmico (HCOOH), é uma estratégia alternativa e economicamente viável para mitigar os efeitos adversos do CO2. O ácido fórmico é um líquido de baixa toxicidade, fácil de transportar e armazenar em temperatura ambiente. Ele também pode ser utilizado como um precursor químico de alto valor agregado, um vetor para armazenamento de hidrogênio e um possível substituto futuro para combustíveis fósseis.”
Hanna e o Dr. Turbasu Sengupta, físico pesquisador da VCU, descobriram que aglomerados ligados de calcogenetos metálicos podem atuar como catalisadores para a conversão termoquímica de CO2 em ácido fórmico. Seus resultados são descritos em um artigo intitulado "Conversão de CO2 em ácido fórmico por meio do ajuste de estados quânticos em aglomerados de calcogenetos metálicos", publicado na revista Communications Chemistry of Nature Portfolio.
“Demonstramos que, com a combinação certa de ligantes, a barreira de reação para a conversão de CO2 em ácido fórmico pode ser significativamente reduzida, acelerando bastante a produção de ácido fórmico”, disse Hanna. “Portanto, podemos afirmar que esses catalisadores podem tornar a síntese de ácido fórmico mais fácil ou mais viável. O uso de clusters maiores com mais sítios de ligação de ligantes ou a adição de ligantes doadores mais eficientes está em consonância com a nossa capacidade de alcançar melhorias adicionais na conversão de ácido fórmico em relação ao que é mostrado nas simulações computacionais.”
O estudo baseia-se em trabalhos anteriores de Hanna, que mostraram que a escolha correta do ligante pode transformar um cluster em um superdoador, que doa elétrons, ou em um aceptor, que aceita elétrons.
“Agora mostramos que o mesmo efeito tem grande potencial na catálise baseada em clusters de calcogenetos metálicos”, diz Hanna. “A capacidade de sintetizar clusters ligados estáveis ​​e controlar sua capacidade de doar ou aceitar elétrons abre um novo campo na catálise, já que a maioria das reações catalíticas depende de catalisadores que doam ou aceitam elétrons.”
Um dos pioneiros da ciência experimental na área, o Dr. Xavier Roy, professor associado de química na Universidade de Columbia, visitará a VCU no dia 7 de abril para o Simpósio de Primavera do Departamento de Física.
“Vamos trabalhar com ele para ver como podemos desenvolver e implementar um catalisador semelhante usando seu laboratório experimental”, disse Hanna. “Já trabalhamos em estreita colaboração com seu grupo, onde eles sintetizaram um novo tipo de material magnético. Desta vez, ele será o catalisador.”
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