Bilim İnsanları Sera Gazını Katalizleyerek, Yakıta ya da Hammaddeye Nasıl Çevrilebileceğini Gösterdi
Eğer karbondioksiti değerli bir kaynağa dönüştürebilseydik ne olurdu? CO2 i ham madde olarak kullanıp yakıt ve diğer kimyasalların üretiminde kullanmak ekonomik ve çevresel yarar sağlayabilir. Etkili bir proses hazırlamadaki zorluk ise arzu edilen kimyasalları üretmek: metan ya da karbon monoksit. Neden mi? Bilim adamları reaksiyon mekanizmasının ilk adımı için net bir anlayışa sahip değillerdi. PASİFİK NORTWEST ULUSAL LABORATUVARLARI’ndan bilim insanları Dr. Janos SZANYİ liderliğinde bu kararlı formatı (HCOO–), gözden kaçırılmış bir iyon, bütün karbon dioksit tepkimelerinde kritik bir ara ürün olduğunu saptadılar. Format ve karbon monoksitin ara ürüne dönüşümlerindeki kararlılıkları arasındaki orandaki denge üretilen kimyasalların ne olacağını belirliyor.
Szanyi;Bu çalışma bize bu kolay ulaşılabilir ham maddeyi, CO2, kullanılabilir bir şeye- kimyasal bir ara ürüne, karbon monoksite ya da enerji taşıyıcıya, metana dönüştürebileceğimiz hakkında önemli bilgiler verdi.
Yıllar boyunca (dikkate alınan bazı formatlar tepkimede seyirci gibi kaldılar) bir format bile tepkimeye katkı sağlamadı. Şimdi bilim adamları bize bu formatın hayati değerde olduğunu gösterdiler. İlk adım anlayışı ve formatın rolü bilim insanlarının istenilen kimyasalların üretildiği bir seçici katalizleme geliştirmelerine olanak sağladı. Reaksiyondaki adımların anlaşılması bilim insanlarına tepkimeyi kontrol etmek için çok önemli bilgiler verdi. Bundan da öte bu çalışma kataliz yüzeyindeki bu formatın rolü hakkındaki uzun zamandır devam eden tartışmalarında sonunu getirdi.
Bu çalışmada PASİFİK NORTHWEST ULUSAL LABARATUARLARI ‘ndan bir takım bilim insanı CO2 in CO veya metana ayrışmasında ki kataliz seçiciliğini kontrol eden unsurları ortaya çıkardılar. İletim işlemi deneylerinde yeni bir yöntem kullandılar FTIR VE SSITKA (Fourier İletim İnfrared Spectroskopy/istikrar bildiren isotopik geçici kinetik analizleme)
Anahtar ara ürünlerin (format ve karbon monoksit) kataliz yüzeyindeki bir kısıtlayıcı tespit ettiler. Karbon monoksitin oluşumu için kısıtlayıcı basamak absorbe edilmiş formatın alüminyum oksit desteğinde paladyum metalinin ara yüzü kataliz liginde dönmesi ya da indirgenmesidir. Metanın oluşumu için kısıtlayıcı basamak (resimdeki yeşil oklara bakın) absorblanmış karbon monoksite hidrojen eklenmesidir. Absorblanmış formatı indirgenmeleri ve karbon monoksitin metanlanması arasındaki kısıtlamaların dengesi kataliz seçiciliğini kontrol eder. Bu, seçici yüzeyinde ara ürünü olabildiğince hızlı oluşturmak için yakaladığı hidrojenin etrafında döner ve karbon monoksit ya da metandan herhangi birini oluşturur.
Reaksiyonda kısıtlanmış anahtar maddelere sahip olmak bilim adamlarının paladyumun farklı dizilişlerinden oluşan 3 farklı kataliz üretmeye itti. Yüzeydeki paladyum miktarının ürün seçimindeki bir diğer önemli etken olduğunu keşfettiler. Asgari miktarda paladyum kullanımıyla yapılan kataliz de her iki ürününde elde edildiği fakat karbon monoksitin yoğunluğunun yüksek olduğu gözlenmiştir. Yüksek metal konsantrasyonunda yapılan deneylere oranla düşük konsantrasyonda yaklaşık yüzde 80 oranında fazladan metan formatı elde edilmiştir.
Şimdi bilim insanları katalizlerin aktif tarafının seçiciliğini ayarlamak için katalizin ortamını geliştimeye çalışıyorlar. Bu çalışmayla istenmeyen ürünlerin salınımını azaltmayı amaçlıyorlar. Ek olarak, bilim insanları verimi arttırmak için değerli metalleri dahil ederek bu metodu tek atomlu katalize uyarlıyorlar.
Kaynak : phys.org
