Bọt xốp đồng biến đổi CO2 thành các hóa chất hữu ích

Đồng là kim loại duy nhất có thể khử CO2 thành các hydrocarbon hữu ích. Bọt xốp đồng có các lỗ rỗng và kênh giống như bọt biển, cung cấp nhiều vị trí hoạt hóa hơn cho các phản ứng CO2 so với bề mặt đơn giản.

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Trung tâm thu giữ và chuyển đổi CO2 ở Đại học Brown đã phát hiện ra rằng bọt đồng có thể cung cấp một cách thức mới để chuyển đổi CO2 dư thừa thành các hóa chất công nghiệp hữu ích, bao gồm cả axit formic.

Một nghiên cứu mới cho thấy chất xúc tác làm từ đồng dạng bọt có các tính chất điện hóa rất khác với các chất xúc tác được làm bằng đồng hình thường trong các phản ứng liên quan đến carbon dioxide. Nghiên cứu này, do các nhà khoa học tại Trung tâm thu giữ và chuyển đổi CO₂ của Đại học Brown thực hiện, cho thấy bọt đồng có thể cung cấp một phương pháp mới để chuyển đổi CO₂ dư thừa thành các hóa chất công nghiệp hữu ích.

Do mức điôxit cacbon trong khí quyển tiếp tục tăng lên, nên các nhà nghiên cứu đang tìm cách sử dụng chúng. Một cách trong số đó là thu hồi CO₂ thoát ra từ các nhà máy điện chạy than  và các cơ sở khác và dùng chúng làm nguồn cacbon để sản xuất hóa chất công nghiệp, hiện phần lớn đang được sản xuất từ các nhiên liệu hóa thạnh. Vấn đề là CO₂ là một phân tử rất bền vững nên không dễ khử chúng thành dạng hoạt hóa và hữu ích.

"Đồng đã được nghiên cứu từ lâu để làm chất xúc tác điện để khử khí thải CO₂, và đó là kim loại duy nhất cho thấy khả năng khử CO₂ thành các hydrocarbon hữu ích," Tayhas Palmore, giáo sư kỹ thuật và tác giả chính của nghiên cứu mới, cho biết. "Có một số dấu hiệu cho thấy nếu bạn làm bề mặt đồng phẳng tở nên thô ráp, nó sẽ tạo ra các vị trí hoạt hóa hơn cho các phản ứng với CO₂".

Bọt đồng, vật liệu mới chỉ được phát triển vài năm qua, đã cung cấp bề mặt nhám mà Palmore và các đồng nghiệp của mình đang tìm kiếm. Các bọt xốp này được tạo ra bằng cách lắng đọng đồng trên một bề mặt có hydro và một dòng điện mạnh. Các bong bóng hydro khiến cho đồng được đặt vào vị trí sắp xếp các lỗ rỗng và kênh giống như bọt biển với các kích cỡ khác nhau.

Sau khi đặt bọt xốp đồng lên một điện cực, các nhà nghiên cứu thiết lập các thí nghiệm để xem  loại sản phẩm nào sẽ được sản sinh ra trong một phản ứng điện hóa với CO₂ trong nước.

Các thí nghiệm cho thấy bọt đồng đã chuyển đổi CO₂ thành formic acid - một hợp chất thường được sử dụng làm nguyên liệu nuôi các vi khuẩn sản xuất nhiên liệu sinh học - với hiệu quả cao hơn nhiều so với đồng phẳng. Phản ứng cũng sinh ra một lượng nhỏ propylene, một hydrocarbon hữu ích chưa từng được báo cáo trước đây trong các phản ứng liên quan đến đồng.

"Sản phẩm thu được là độc đáo và rất khác với các điện cực phẳng, đó là một bất ngờ," Palmore nói. "Chúng tôi đã xác định một tham số để xem xét trong khử điện cho CO₂. Không chỉ là loại kim loại mà còn là kiến trúc của chất xúc tác sẽ có vai trò trong hướng phát triển hóa học này".

Bây giờ vấn đề rõ ràng là kiến trúc, Palmore và các đồng nghiệp đang tìm hiểu xem những gì sẽ xảy ra khi kiến trúc được tinh chỉnh. Cô nói rằng có khả năng các lỗ rỗng với kích thước và độ sâu khác nhau sẽ sinh ra các hợp chất khác nhau từ nguồn nguyên liệu CO₂. Cuối cùng, có thể điều chỉnh các bọt đồng để cho ra một hợp chất mong muốn cụ thể.

Theo Vista.vn