Ezt a cikket a Science X szerkesztői eljárásainak és irányelveinek megfelelően lektoráltuk. A szerkesztők a tartalom integritásának biztosítása mellett a következő tulajdonságokat hangsúlyozták:
A klímaváltozás globális környezeti probléma. A klímaváltozás fő okozója a fosszilis tüzelőanyagok túlzott elégetése. Ezek szén-dioxidot (CO2) termelnek, amely egy üvegházhatású gáz, és hozzájárul a globális felmelegedéshez. Ennek fényében a világ kormányai olyan politikákat dolgoznak ki, amelyek korlátozzák az ilyen szén-dioxid-kibocsátást. A szén-dioxid-kibocsátás egyszerű csökkentése azonban nem biztos, hogy elegendő. A szén-dioxid-kibocsátást is szabályozni kell. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
E tekintetben a tudósok a szén-dioxid kémiai átalakítását javasolják hozzáadott értékű vegyületekké, például metanollá és hangyasavvá (HCOOH). Ez utóbbi előállításához hidridion-forrásra (H-) van szükség, amely egy protonnak és két elektronnak felel meg. Például a nikotinamid-adenin-dinukleotid (NAD+/NADH) redukciós-oxidációs párja a hidrid (H-) generátora és rezervoárja a biológiai rendszerekben.
Ennek fényében a japán Ritsumeikan Egyetem Hitoshi Tamiaki professzor vezette kutatócsoportja egy új kémiai módszert fejlesztett ki ruténiumszerű NAD+/NADH komplexek felhasználásával a CO2 HCOOH-vá redukálására. Tanulmányuk eredményeit a ChemSusChem folyóiratban tették közzé 2023. január 13-án.
Tamiaki professzor elmagyarázza kutatása motivációját. „Nemrégiben kimutatták, hogy a NAD+ modellel rendelkező ruténium komplex, a [Ru(bpy)2(pbn)](PF6)2, fotokémiai kételektronos redukción megy keresztül. Ez a megfelelő NADH típusú komplexet [Ru(bpy))2(pbnHH)](PF6)2 hozta létre trietanol-amin jelenlétében acetonitrilben (CH3CN) látható fény alatt” – mondta.
„Ezenkívül a CO2 [Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ oldatba buborékoltatásával a [Ru(bpy)2(pbn)]2+ regenerálódik, és formiátionokat (HCOO-) termel. A termelési sebesség azonban meglehetősen alacsony. Rövid. Ezért a H- CO2-vé alakításához továbbfejlesztett katalitikus rendszerre van szükség.”
Ezért a kutatók különféle reagenseket és reakciókörülményeket vizsgáltak, amelyek elősegítik a szén-dioxid-kibocsátás csökkentését. Ezen kísérletek alapján javaslatot tettek a [Ru(bpy)2(pbn)]2+/[Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ redoxpár fényindukált kételektronos redukciójára 1,3-dimetil-2-fenil-2,3-dihidro-1H-benzo[d]imidazol (BIH) jelenlétében. Ezenkívül a trietanol-amin helyett víz (H2O) CH3CN-ben tovább javította a hozamot.

Ezenkívül a kutatók a lehetséges reakciómechanizmusokat is vizsgálták olyan technikákkal, mint a mágneses magrezonancia, a ciklikus voltammetria és az UV-látható spektrofotometria. Ennek alapján a következő hipotézist állították fel: Először is, a [Ru(bpy)2(pbn)]2+ fotogerjesztésekor a [RuIII(bpy)2(pbn•-)]2+* szabad gyök keletkezik, amely a következő redukción megy keresztül: BIH Get [RuII(bpy)2(pbn•-)]2+ és BIH•+. Ezt követően a H2O protonálja a ruténium komplexet, így [Ru(bpy)2(pbnH•)]2+ és BI• keletkezik. A kapott termék disproporcionálisan degradálódik, így [Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ keletkezik, és visszatér [Ru(bpy)2(pbn)]2+-ként. Az előbbit ezután BI• redukálja, így [Ru(bpy)(bpy•−)(pbnHH)]+ keletkezik. Ez a komplex egy aktív katalizátor, amely a H⁻-t CO₂-vé alakítja, HCOO⁻-t és hangyasavat termelve.
A kutatók kimutatták, hogy a javasolt reakció magas konverziós számmal (az egy mól katalizátor által átalakított szén-dioxid móljainak száma) rendelkezik – 63.
A kutatók izgatottak ezektől a felfedezésektől, és remélik, hogy új módszert fejleszthetnek ki az energia (napfény kémiai energiává) alakítására, hogy új megújuló anyagokat állítsanak elő.
„A módszerünk csökkenti a Földön lévő szén-dioxid teljes mennyiségét, és segít fenntartani a szénciklust. Ezért csökkentheti a jövőbeni globális felmelegedést” – tette hozzá Tamiaki professzor. „Ezenkívül az új szerves hidrid szállítási technológiák felbecsülhetetlen értékű vegyületeket biztosítanak számunkra.”
További információk: Yusuke Kinoshita et al., Fénnyel indukált szerves hidrid átvitel CO2**-vá ruténium komplexek közvetítésével, mint modellek NAD+/NADH redox párokhoz, ChemSusChem (2023). DOI: 10.1002/cssc.202300032

Ha elgépelést, pontatlanságot talál, vagy szeretne szerkesztési kérelmet benyújtani ezen az oldalon, kérjük, használja ezt az űrlapot. Általános kérdések esetén kérjük, használja a kapcsolatfelvételi űrlapunkat. Általános visszajelzéshez használja az alábbi nyilvános hozzászólások részt (kövesse az utasításokat).
Visszajelzése nagyon fontos számunkra. Az üzenetek nagy száma miatt azonban nem tudjuk garantálni a személyre szabott választ.
Az e-mail címedet csak arra használjuk, hogy megtudjuk, ki küldte az e-mailt. Sem az Ön címét, sem a címzett címét semmilyen más célra nem használjuk fel. A megadott információk megjelennek az e-mailedben, és a Phys.org semmilyen formában nem tárolja azokat.
Heti és/vagy napi frissítéseket kaphat a postaládájába. Bármikor leiratkozhat, és soha nem osztjuk meg adatait harmadik felekkel.
Tartalmainkat mindenki számára elérhetővé tesszük. Fontolja meg a Science X küldetésének támogatását egy prémium fiókkal.

Ha további információra van szüksége, kérjük, küldjön nekem egy e-mailt.
Email:
info@pulisichem.cn
Tel.:
+86-533-3149598