Tento článok bol recenzovaný v súlade s redakčnými postupmi a zásadami časopisu Science X. Redaktori zdôraznili nasledujúce vlastnosti a zároveň zabezpečili integritu obsahu:
Klimatická zmena je globálny environmentálny problém. Hlavným prispievateľom k zmene klímy je nadmerné spaľovanie fosílnych palív. Produkujú oxid uhličitý (CO2), skleníkový plyn, ktorý prispieva ku globálnemu otepľovaniu. Vzhľadom na to vlády na celom svete vyvíjajú politiky na obmedzenie takýchto emisií uhlíka. Samotné zníženie emisií uhlíka však nemusí stačiť. Je tiež potrebné kontrolovať emisie oxidu uhličitého. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
V tejto súvislosti vedci navrhujú chemickú premenu oxidu uhličitého na zlúčeniny s pridanou hodnotou, ako je metanol a kyselina mravčia (HCOOH). Na výrobu kyseliny mravčej je potrebný zdroj hydridových iónov (H-), ktoré sú ekvivalentné jednému protónu a dvom elektrónom. Napríklad redukčno-oxidačný pár nikotínamid adenín dinukleotidu (NAD+/NADH) je generátorom a zásobníkom hydridu (H-) v biologických systémoch.
V tejto súvislosti vyvinul tím výskumníkov pod vedením profesora Hitoshiho Tamiakiho z Ritsumeikan University v Japonsku novú chemickú metódu s využitím ruténiu podobných komplexov NAD+/NADH na redukciu CO2 na HCOOH. Výsledky ich štúdie boli publikované v časopise ChemSusChem 13. januára 2023.
Profesor Tamiaki vysvetľuje motiváciu svojho výskumu. „Nedávno sa ukázalo, že ruténiový komplex s modelom NAD+, [Ru(bpy)2(pbn)](PF6)2, podlieha fotochemickej dvojelektrónovej redukcii. V prítomnosti trietanolamínu v acetonitrile (CH3CN) za viditeľného svetla vzniká zodpovedajúci komplex typu NADH [Ru(bpy))2(pbnHH)](PF6)2,“ povedal.
„Okrem toho, prebublávanie CO2 do roztoku [Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ regeneruje [Ru(bpy)2(pbn)]2+ a produkuje formiátové ióny (HCOO-). Jeho produkčná rýchlosť je však pomerne nízka. Krátka. Preto si premena H- na CO2 vyžaduje vylepšený katalytický systém.“
Výskumníci preto skúmali rôzne činidlá a reakčné podmienky, ktoré pomáhajú znižovať emisie oxidu uhličitého. Na základe týchto experimentov navrhli svetlom indukovanú dvojelektrónovú redukciu redoxného páru [Ru(bpy)2(pbn)]2+/[Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ v prítomnosti 1,3-dimetyl-2-fenyl-2,3-dihydro-1H-benzo[d]imidazolu (BIH). Okrem toho voda (H2O) v CH3CN namiesto trietanolamínu ďalej zlepšila výťažok.

Okrem toho výskumníci skúmali aj potenciálne reakčné mechanizmy pomocou techník, ako je nukleárna magnetická rezonancia, cyklická voltametria a UV-viditeľná spektrofotometria. Na základe toho predpokladali: Najprv sa pri fotoexcitácii [Ru(bpy)2(pbn)]2+ vytvorí voľný radikál [RuIII(bpy)2(pbn•-)]2+*, ktorý podlieha nasledujúcej redukcii: BIH. Získa sa [RuII(bpy)2(pbn•-)]2+ a BIH•+. Následne H2O protonuje ruténiový komplex za vzniku [Ru(bpy)2(pbnH•)]2+ a BI•. Výsledný produkt sa disproporcionuje za vzniku [Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ a vracia sa na [Ru(bpy)2(pbn)]2+. Prvý z nich sa potom redukuje pomocou BI• za vzniku [Ru(bpy)(bpy•−)(pbnHH)]+. Tento komplex je aktívny katalyzátor, ktorý premieňa H⁻ na CO₂, čím vzniká HCOO⁻ a kyselina mravčia.
Výskumníci ukázali, že navrhovaná reakcia má vysoké konverzné číslo (počet mólov oxidu uhličitého premenených jedným mólom katalyzátora) – 63.
Výskumníci sú z týchto objavov nadšení a dúfajú, že vyvinú novú metódu premeny energie (slnečného svetla na chemickú energiu) na výrobu nových obnoviteľných materiálov.
„Naša metóda tiež zníži celkové množstvo oxidu uhličitého na Zemi a pomôže udržiavať uhlíkový cyklus. Preto môže znížiť budúce globálne otepľovanie,“ dodal profesor Tamiaki. „Okrem toho nám nové technológie transportu organických hydridov poskytnú neoceniteľné zlúčeniny.“
Ďalšie informácie: Yusuke Kinoshita a kol., Svetlom indukovaný prenos organických hydridov na CO2** sprostredkovaný ruténiovými komplexmi ako modelmi pre redoxné páry NAD+/NADH, ChemSusChem (2023). DOI: 10.1002/cssc.202300032

Ak narazíte na preklep, nepresnosť alebo chcete odoslať žiadosť o úpravu obsahu na tejto stránke, použite tento formulár. V prípade všeobecných otázok použite náš kontaktný formulár. Pre všeobecnú spätnú väzbu použite sekciu verejných komentárov nižšie (postupujte podľa pokynov).
Vaša spätná väzba je pre nás veľmi dôležitá. Vzhľadom na veľký objem správ však nemôžeme zaručiť personalizovanú odpoveď.
Vaša e-mailová adresa sa používa iba na to, aby príjemcovia vedeli, kto e-mail odoslal. Ani vaša adresa, ani adresa príjemcu sa nepoužijú na žiadny iný účel. Informácie, ktoré zadáte, sa zobrazia vo vašom e-maile a spoločnosť Phys.org ich v žiadnej forme neuloží.
Dostávajte týždenné a/alebo denné aktualizácie do svojej schránky. Odber môžete kedykoľvek zrušiť a vaše údaje nikdy nebudeme zdieľať s tretími stranami.
Náš obsah sprístupňujeme každému. Zvážte podporu misie Science X prostredníctvom prémiového účtu.

Ak by ste chceli viac informácií, pošlite mi e-mail.
E-mail：
info@pulisichem.cn
Tel.：
+86-533-3149598