Investigadores de la VCU han descubierto un catalizador eficaz para la conversión termoquímica del dióxido de carbono en ácido fórmico. Este descubrimiento podría proporcionar una nueva estrategia de captura de carbono que puede reducirse a medida que el mundo se enfrenta al cambio climático. Un agente potencialmente importante para el dióxido de carbono atmosférico.
“Es bien sabido que el rápido crecimiento de los gases de efecto invernadero en la atmósfera y sus efectos perjudiciales sobre el medio ambiente es uno de los mayores desafíos que enfrenta la humanidad hoy en día”, afirmó el Dr. Shiv N. Khanna, autor principal y profesor emérito de la Commonwealth en el departamento de física de la Facultad de Humanidades de la VCU. “La conversión catalítica del CO₂ en sustancias químicas útiles como el ácido fórmico (HCOOH) es una estrategia alternativa rentable para mitigar los efectos adversos del CO₂. El ácido fórmico es un líquido de baja toxicidad, fácil de transportar y almacenar a temperatura ambiente. También puede utilizarse como precursor químico de alto valor añadido, portador de almacenamiento de hidrógeno y posible sustituto futuro de los combustibles fósiles”.
Hanna y el físico investigador de la VCU, Dr. Turbasu Sengupta, descubrieron que los cúmulos ligados de calcogenuros metálicos pueden actuar como catalizadores para la conversión termoquímica de CO₂ en ácido fórmico. Sus resultados se describen en un artículo titulado «Conversión de CO₂ en ácido fórmico mediante el ajuste de estados cuánticos en cúmulos de calcogenuros metálicos», publicado en Communications Chemistry de Nature Portfolio.
“Hemos demostrado que, con la combinación adecuada de ligandos, la barrera de reacción para la conversión de CO₂ en ácido fórmico puede reducirse significativamente, acelerando considerablemente su producción”, afirmó Hanna. “Por lo tanto, diríamos que estos catalizadores podrían facilitar o hacer más viable la síntesis de ácido fórmico. El uso de clústeres más grandes con más sitios de unión de ligandos o la unión de ligandos donantes más eficientes concuerda con nuestras mejoras adicionales en la conversión de ácido fórmico que se pueden lograr con respecto a lo mostrado en las simulaciones computacionales”.
El estudio se basa en el trabajo previo de Hanna que muestra que la elección correcta del ligando puede convertir un grupo en un superdonador que dona electrones o en un aceptor que acepta electrones.
“Ahora demostramos que el mismo efecto tiene un gran potencial en la catálisis basada en clústeres de calcogenuros metálicos”, afirma Hanna. “La capacidad de sintetizar clústeres enlazados estables y controlar su capacidad para donar o aceptar electrones abre un nuevo campo en la catálisis, ya que la mayoría de las reacciones catalíticas dependen de catalizadores que donan o aceptan electrones”.
Uno de los primeros científicos experimentales en el campo, el Dr. Xavier Roy, Profesor Asociado de Química en la Universidad de Columbia, visitará VCU el 7 de abril para el Simposio de Primavera del Departamento de Física.
“Trabajaremos con él para ver cómo podemos desarrollar e implementar un catalizador similar en su laboratorio experimental”, dijo Hanna. “Ya hemos colaborado estrechamente con su grupo, donde sintetizaron un nuevo tipo de material magnético. Esta vez, él será el catalizador”.
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