В целях разработки устойчивых решений энергетических потребностей человечества, многие ученые изучают улавливания и утилизации — практика использования избытка углекислого газа в атмосфере или от точечных источников, а не ископаемого топлива, чтобы синтезировать химикаты, используемые в производстве повседневных продуктов, изделия из пластика для топлива с фармацевтическими препаратами.
Фэн Цзяо, доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии в Университете штата Делавэр, является лидером в области улавливания и утилизации. Теперь он и его коллеги сделали новое открытие, которое может продвинуть сбора и утилизации углерода и расширить свое обещание новых производств.
В журнале Nature химии, Цзяо и сотрудниками из Калифорнийского технологического института, Университета Нанкина (Китай) и Университета Сучжоу (Китай) описать, как они образуются углерод-азотных связей в электрохимический угарного газа, снижение реакции, которые привели к производству высокоценных химических веществ, называемых амидов. Эти вещества полезны в различных отраслях промышленности, включая фармацевтику.
Команда является первым, чтобы сделать это. «Теперь, начиная с двуокиси углерода в качестве источника углерода, мы можем расширить на различные товары», — сказал Джао, заместитель директора Центра УД для каталитической науке и технике (ККСТ).
Изобретательность, которая началась в УДИН
Научное обоснование этих выводов является электрохимия, которая использует электричество, чтобы произвести химические изменения. В предыдущих исследованиях, Цзяо разработан специальный серебряный катализатор, который преобразует углекислый газ в монооксид углерода. Затем он захотел дальнейшего апгрейда окиси углерода в углеродных продуктов, полезных при производстве топлив, фармацевтической продукции и многое другое.
«В области электрохимических углекислотной конверсии, мы застряли с только четыре главные продукты мы можем сделать с помощью этой технологии: этилен, этанол, пропанол, и, как мы уже сообщали, Всего пару месяцев назад в природу катализа, ацетат», — сказал Цзяо.
Азот является секретным ингредиентом, чтобы раскрыть потенциал системы. Команда используется электрохимический реактор поток, который подается обычно с двуокисью углерода или угарный газ, но на этот раз они поставили как окись углерода и аммиак, вещество, которое содержит азот. Источником азота взаимодействует с медью катализатора на границе раздела электрод-электролит, что приводит к образованию углерода и азота (СN) облигаций. Этот процесс позволил команде синтезировать химические вещества, которые никогда прежде не были сделаны таким образом, включая амиды, которые могут быть использованы в фармацевтическом синтезе. Много фармацевтических соединений, содержащих азот, и «это на самом деле обеспечивает уникальный способ для построения больших молекул, которое содержит азот из простого углерода и азота», — сказал Цзяо.
На заседании Американского химического общества, Цзяо поделился своими предварительными выводами с Уильям А. Годдард в III, главный исследователь в Объединенный центр искусственного фотосинтеза в Калифорнийском технологическом институте. Годдард, ведущий мировой эксперт, который использует квантовую механику, чтобы определить механизм реакции и скорости таких процессов электрокаталитического, был очень взволнован этим неожиданным открытием, и сразу установить его команды. Тао Чэн в лаборатории Годдарда обнаружили, что новые углеродно-азотное соединение облигаций был ответвлением от механизма, который был определен для производства этилена и этанола, предполагая, что Цзяо может пару облигации других, чем CN.
«Благодаря тесному сотрудничеству с проф. Годдарда, мы довольно много узнали о том, как углерод-азотные связи, образованной на поверхности катализатора», — говорит Цзяо. «Это дало нам важную информацию о том, как мы можем создавать еще более катализаторов, чтобы облегчить некоторые из этих видов химических реакций».
Последствия этой работы могут быть далеко идущими.
«Это имеет значительное влияние вниз по дороге, я думаю, для частичного решения проблемы выбросов углекислого газа», — сказал Цзяо. «Теперь мы можем на самом деле использовать его в качестве углеродного сырья для производства высокоценных химических веществ».
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!