Bài độc quyền Bài lưu trữ Dịch thuật Khoa học - Công nghệ

SỬ DỤNG HẠT NANO ĐỂ CHUYỂN ĐỔI CO2 THÀNH TÀI NGUYÊN CÓ GIÁ TRỊ

Avatar
Written by El Niño

Enzyme sử dụng các phản ứng kiểu domino để tạo ra các phân tử phức tạp từ các nguyên liệu thô tương đối đơn giản. Các nhà nghiên cứu hiện nay đã bắt chước nguyên tắc này.

 

Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã sử dụng các hạt nano để chuyển đổi carbon dioxide thành nguyên liệu thô có giá trị. Các nhà khoa học tại Ruhr-Universität Bochum ở Đức và Đại học New South Wales ở Úc đã áp dụng nguyên tắc từ các enzyme tạo ra các phân tử phức tạp trong các phản ứng nhiều bước. Nhóm nghiên cứu đã truyền cơ chế này sang các hạt nano kim loại, còn được gọi là nanozyme. Các nhà hóa học đã sử dụng carbon dioxide để sản xuất ethanol và propanol, đây là những nguyên liệu thô phổ biến cho ngành hóa chất.

 

Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Wolfgang Schuhmann từ Trung tâm Điện hóa học ở Bochum và Giáo sư Corina Andronescu từ Đại học Duisburg-Essen dẫn đầu, cùng với nhóm Úc do Giáo sư Justin Gooding và Giáo sư Richard Tilley dẫn đầu, đã báo cáo trên Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ vào ngày 25 tháng 8 năm 2019.

 

Wolfgang Schuhmann cho biết, việc chuyển các phản ứng domino của các enzyme thành các hạt nano mang hoạt tính xúc tác có thể là một bước quyết định trong việc thiết kế các chất xúc tác.

 

Hạt có hai trung tâm hoạt động

 

Enzyme có các trung tâm hoạt động khác nhau cho các phản ứng domino, chuyên về các bước phản ứng nhất định. Ví dụ, một enzyme đơn lẻ có thể tạo ra một sản phẩm phức tạp từ nguyên liệu ban đầu tương đối đơn giản. Để bắt chước khái niệm này, các nhà nghiên cứu đã tổng hợp một hạt có lõi bạc được bao quanh bởi một lớp đồng xốp. Lõi bạc đóng vai trò là trung tâm hoạt động đầu tiên, lớp đồng là lớp thứ hai. Các sản phẩm trung gian được hình thành ở lõi bạc sau đó phản ứng với nhau trong lớp đồng để tạo thành các phân tử phức tạp hơn, cuối cùng rời khỏi hạt.

 

Peter O’Mara đến từ Sydney (người bên trái) và Patrick Wilde từ Bochum làm việc với một tế bào điện hóa để khử CO2. © RUB, Kramert

 

Trong nghiên cứu hiện tại, nhóm nghiên cứu Đức-Úc đã chỉ ra rằng việc giảm lượng carbon dioxide điện hóa có thể diễn ra với sự trợ giúp của các nanozyme. Một số bước phản ứng trên lõi bạc và vỏ đồng biến đổi vật liệu ban đầu thành ethanol hoặc propanol.

 

“Ngoài ra còn có các hạt nano khác có thể sản xuất các sản phẩm này từ CO2 mà không cần nguyên tắc domino, theo ông Wolfgang Schuhmann. Tuy nhiên, chúng đòi hỏi nhiều năng lượng hơn.

 

Các nhà nghiên cứu hiện muốn phát triển sâu hơn khái niệm về phản ứng domino trong các hạt nano để có thể sản xuất có chọn lọc các sản phẩm có giá trị hơn như ethylene hoặc butanol.

 

Tài liệu tham khảo: “Cascade Reactions in Nanozymes: Spatially Separated Active Sites inside Ag-Core–Porous-Cu-Shell Nanoparticles for Multistep Carbon Dioxide Reduction to Higher Organic Molecules” by Peter B. O’Mara, Patrick Wilde, Tania M. Benedetti, Corina Andronescu, Soshan Cheong, J. Justin Gooding, Richard D. Tilley and Wolfgang Schuhmann, 25 August 2019, Journal of the American Chemical Society.

 

Nguồn: https://scitechdaily.com/using-nanoparticles-to-convert-co2-into-valuable-resources/

Dịch bởi El Niño

Share