![]() |
Ацетальдегид — важнейшее химическое вещество, используемое в производстве всего, — от парфюмерии до пластмасс. Сегодня для его производства в основном используется этилен — нефтехимическое сырье. Однако растущая озабоченность состоянием окружающей среды заставляет химическую промышленность сокращать зависимость от ископаемого топлива, поэтому ученые ищут более экологичные способы производства ацетальдегида. В настоящее время ацетальдегид производят с помощью так называемого «процесса Уэкера» — метода химического синтеза, в котором этилен получают из нефти и природного газа с помощью других химических веществ, таких как сильные кислоты, например, соляная кислота. Процесс Ваккера не только оказывает большое влияние на выбросы углекислого газа, но и является ресурсоемким и неустойчивым в долгосрочной перспективе. Перспективным решением этой проблемы является электрохимическое восстановление диоксида углерода (CO2) до полезных продуктов. Поскольку CO2 является отходом, способствующим глобальному потеплению, такой подход решает сразу две экологические проблемы: сокращает выбросы CO2 и создает ценные химические вещества. Инновационный катализатор для повышения эффективностиКатализаторы на основе меди уже продемонстрировали свой потенциал для такого преобразования, но до сих пор они боролись с низкой селективностью — это означает, что они производят смесь продуктов, а не желаемый ацетальдегид. Теперь ученые частно-государственного консорциума под руководством Седрика Дэвида Кулена из группы Андреаса Цюттеля в EPFL, Джека К. Педерсена из Копенгагенского университета и Вена Луо из Шанхайского университета разработали новый катализатор на основе меди, который может селективно превращать CO2 в ацетальдегид с впечатляющей эффективностью в 92%. Прорыв, опубликованный в журнале Nature Synthesis, обеспечивает более экологичный и устойчивый способ производства ацетальдегида и может заменить процесс Ваккера. Кроме того, катализатор масштабируется и является экономически эффективным, что открывает возможности для промышленного применения.
«Увлекательная химия»Исследователи начали с синтеза крошечных кластеров медных частиц размером около 1,6 нанометра каждый, используя метод, называемый искровой абляцией. Этот метод предполагает испарение медных электродов в среде инертного газа и позволяет ученым точно контролировать размеры частиц. Затем медные кластеры были иммобилизованы на углеродных опорах, чтобы создать стабильный катализатор многократного использования. В лаборатории команда проверила эффективность катализатора, пропустив его через серию электрохимических реакций с CO2 в контролируемой среде. Используя синхротрон — крупномасштабную установку, генерирующую очень яркий свет, — команда убедилась, что медные кластеры активно преобразуют CO2 в ацетальдегид с помощью метода, называемого рентгеновской абсорбционной спектроскопией. Результаты оказались поразительными. Медные кластеры достигли 92% селективности по ацетальдегиду при относительно низком напряжении, что очень важно для энергоэффективности. В 30-часовом стресс-тесте катализатор продемонстрировал высокую стабильность, сохранив свои характеристики в течение нескольких циклов. Исследователи также обнаружили, что частицы меди сохраняют свою металлическую природу на протяжении всей реакции, что способствует долговечности катализатора.
Ключи к успехуПочему новый катализатор работает так хорошо? Вычислительное моделирование показало, что медные кластеры имеют особую конфигурацию атомов, которая способствует связыванию и трансформации молекул CO2 таким образом, что производство ацетальдегида оказывается более предпочтительным, чем производство других возможных продуктов, таких как этанол или метан.
Новый медный катализатор — это значительный шаг на пути к экологичной промышленной химии. Если его масштабировать, он сможет заменить процесс Wacker, сократив потребность в нефтехимической продукции и уменьшив выбросы CO2. Поскольку ацетальдегид является строительным блоком для многих других химических веществ, это исследование способно изменить множество отраслей промышленности, от фармацевтики до сельского хозяйства. Ранее ученые изобрели метод захвата углекислого газа с помощью хитрых ловушек. 03.01.2025 |
Экология
![]() | |
Невидимые враги: как ароматизаторы превращают ваш дом в угрозу для здоровья | |
Когда вы гуляете по сосновому лесу, ... |
![]() | |
От древних вулканов до минеральных кладов: исследуй Карелию | |
Участники научно-популярного маршрута смогут у... |
![]() | |
Секреты древних пород: что рассказал апатит из Северного Приладожья | |
Ученые из Санкт-Петербургского государств... |
![]() | |
Будущее без PFAS — будущее без вредной химии | |
PFAS — это группа химических в... |
![]() | |
Лед тает, время идет: как ученые спасают Арктику | |
Арктические льды тают все быстрее, и ... |
![]() | |
Семь лиственниц и миллионы данных: в Арктике запустили уникальный полигон | |
В День российской науки в Лабытнанги запу... |
![]() | |
Ледяной щит Гренландии разваливается: что это значит для планеты | |
Гренландский ледяной щит, второй по велич... |
![]() | |
Литиевый ренессанс: как переработка батарей меняет правила игры | |
Переработка литиевых батарей — это&... |
![]() | |
Потепление океана вчетверо ускорилось по сравнению с восьмидесятыми годами | |
Согласно новому исследованию Университета Реди... |
![]() | |
К 2100 году уровень моря может подняться более чем на 1,9 метра | |
По мере усиления глобального климатического кр... |
![]() | |
Великобритания запускает схему возврата депозитов за пластиковую тару | |
Правительство Великобритании пообещало покончи... |
![]() | |
Уборные андских лам помогают экосистеме восстановиться после таяния ледников | |
Изменение климата приводит к таянию ледни... |
![]() | |
Пластик в замкнутом круге: как победить растущие горы отходов | |
Переработка пластиковых отходов — с... |
![]() | |
В ORNL разработан метод редактирования полимеров для переработки пластиков | |
Ошеломляющее количество пластиковых отходов, о... |
![]() | |
В СПбГУ создали эффективный метод очистки биодизеля от глицерина | |
Ученые из Санкт-Петербургского университе... |
![]() | |
С помощью искусственного фотосинтеза получен биоразлагаемый прекурсор нейлона | |
Нейлон, прочный и эластичный материал, ка... |
![]() | |
Исследуется обеззараживание воды с помощью светодиодной технологии UV-C | |
Компания LED UV-C Systems изучает возможности ... |
![]() | |
Для спасения среды от пластика предложили принцип «пятерной спирали» | |
Загрязнение микропластиком разнообразно по&nbs... |
![]() | |
Weed Science: Внедрение мельниц поможет эффективнее бороться с сорняками | |
Недавние исследования показывают перспективнос... |
![]() | |
В Корее предложили новый метод исследования нейротоксичности из-за ПФОС | |
Термин омика означает изучение всей совокупнос... |
![]() | |
Фаги в сельском хозяйстве защитят растения от бактерий без вредных химикатов | |
Представьте себе мир, в котором сельскохо... |
![]() | |
В СПбГУ создали фотокатализатор для очистки воды от органики | |
Ученые из Санкт-Петербурга создали новое ... |
![]() | |
Ученые исследовали температурные изменения в грунтах под зданиями Салехарда | |
Ученые Ямала проанализировали информацию о&nbs... |
![]() | |
Новый экологически безопасный реагент поможет с разливами нефти в Арктике | |
Ученые создали новое вещество, которое поможет... |
![]() | |
Экологически чистые установки: Британия ведет автопром к зеленой революции | |
Британский центр перспективных силовых установ... |
![]() | |
Температура поверхности и глубинных вод океана побила рекорд в 2024 году | |
Потепление океана в 2024 году привело к&n... |
![]() | |
Новый проект внедряет циркулярную систему для многоразовой пластиковой упаковки | |
Компания AIMPLAS объявила о запуске проек... |
![]() | |
Nature Climate Change: Арктические торосы под угрозой исчезновения | |
В Арктике старые многолетние льды все бол... |
![]() | |
Офис ЕС в Арктике — борьба за лидерство Европы в изучении полярных регионов | |
В январе 2025 года Европейский союз создаст Ев... |
![]() | |
Электронные отходы: новая золотая жила или экологическая бомба? | |
Постоянно растущие объемы электронных отходов ... |