Учёные нашли способ превращать углекислый газ в спирт

Учёные из Торонтского университета в Канаде и Университета Сучжоу в Китае разработали катализатор, позволяющий эффективно преобразовывать углекислый газ в метанол с помощью света.

Результаты исследования опубликованы в журнале Angewandte Chemie International Edition.

По словам исследователей, эта технология может стать основой для более дешевого производства метанола — жидкого топлива и важного сырья для химической промышленности. В то же время она позволяет утилизировать углекислый газ, который является одним из основных парниковых газов.

Как работает катализатор

Основой новой технологии стал оксид цинка и галлия, в структуру которого исследователи добавили атомы азота. Такая модификация изменяет свойства материала: катализатор лучше поглощает свет и эффективнее активирует водород, необходимый для последующего образования метанола из CO₂.

Важной особенностью разработки является отказ от редких и дорогих металлов, которые использовались в некоторых предыдущих подходах. Вместо них учёные применили более доступные компоненты, что потенциально может снизить себестоимость процесса и упростить его масштабирование для промышленного использования.

«Азотирование эффективно регулирует кислотно-основные свойства катализатора, что способствует активации водорода и последующему синтезу метанола», — пояснил соавтор исследования Дэнвей Цзинь.

В ходе экспериментов новый материал сохранял высокую стабильность в течение 90 часов непрерывной работы. Исследователям удалось получить метанол из углекислого газа под действием ультрафиолетового излучения при температуре 340 °C.

Одной из ключевых особенностей катализатора стало образование на его поверхности так называемых расстроенных пар Льюиса. Это специальные активные участки, где атомы расположены таким образом, что могут способствовать разрыву связей в молекуле водорода без использования платины и других дорогостоящих металлов.

Как будут использовать изобретение

Преобразование CO₂ в полезные химические вещества и топливо считается одним из перспективных направлений повторного использования углекислого газа. Метанол, получаемый в результате такого процесса, можно использовать в качестве жидкого топлива, а также в качестве сырья для производства широкого спектра химических продуктов.

Исследователи считают, что сочетание доступных материалов, использование света и длительная стабильность катализатора создают предпосылки для дальнейшего развития технологий производства топлива из углекислого газа. В перспективе это может позволить одновременно использовать CO₂ в качестве сырья и сократить зависимость от дорогостоящих компонентов при производстве метанола.