Šis raksts ir pārskatīts saskaņā ar Science X redakcijas procedūrām un politiku. Redaktori, nodrošinot satura integritāti, ir uzsvēruši šādas īpašības:
Klimata pārmaiņas ir globāla vides problēma. Galvenais klimata pārmaiņu veicinātājs ir pārmērīga fosilā kurināmā dedzināšana. Tie rada oglekļa dioksīdu (CO2) — siltumnīcefekta gāzi, kas veicina globālo sasilšanu. Ņemot to vērā, valdības visā pasaulē izstrādā politikas, lai ierobežotu šādas oglekļa emisijas. Tomēr ar oglekļa emisiju samazināšanu vien var nepietikt. Ir jākontrolē arī oglekļa dioksīda emisijas. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Šajā sakarā zinātnieki ierosina ķīmisku oglekļa dioksīda pārveidošanu par pievienotās vērtības savienojumiem, piemēram, metanolu un skudrskābi (HCOOH). Lai iegūtu pēdējo, ir nepieciešams hidrīda jonu (H-) avots, kas ir līdzvērtīgi vienam protonam un diviem elektroniem. Piemēram, nikotīnamīda adenīna dinukleotīda (NAD+/NADH) reducēšanas-oksidēšanas pāris ir hidrīda (H-) ģenerators un rezervuārs bioloģiskajās sistēmās.
Ņemot vērā iepriekšminēto, pētnieku komanda profesora Hitoši Tamiaki vadībā no Ritsumeikana universitātes Japānā izstrādāja jaunu ķīmisku metodi, izmantojot rutēnijam līdzīgus NAD+/NADH kompleksus, lai reducētu CO2 līdz HCOOH. Pētījuma rezultāti tika publicēti žurnālā ChemSusChem 2023. gada 13. janvārī.
Profesors Tamiaki skaidro sava pētījuma motivāciju. “Nesen tika pierādīts, ka rutēnija komplekss ar NAD+ modeli, [Ru(bpy)2(pbn)](PF6)2, tiek pakļauts fotoķīmiskai divu elektronu reducēšanai. Tas radīja atbilstošu NADH tipa kompleksu [Ru(bpy))2(pbnHH)](PF6)2 trietanolamīna klātbūtnē acetonitrilā (CH3CN) redzamā gaismā,” viņš teica.
“Turklāt, burbuļojot CO2 [Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ šķīdumā, tiek reģenerēts [Ru(bpy)2(pbn)]2+ un rodas formiāta joni (HCOO-). Tomēr tā ražošanas ātrums ir diezgan zems. Īss. Tāpēc H- pārvēršanai par CO2 ir nepieciešama uzlabota katalītiskā sistēma.”
Tāpēc pētnieki ir pētījuši dažādus reaģentus un reakcijas apstākļus, kas palīdz samazināt oglekļa dioksīda emisijas. Pamatojoties uz šiem eksperimentiem, viņi ierosināja gaismas inducētu redoks pāra [Ru(bpy)2(pbn)]2+/[Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ divu elektronu reducēšanu 1,3-dimetil-2-fenil-2,3-dihidro-1H-benzo[d]imidazola (BIH) klātbūtnē. Turklāt ūdens (H2O) CH3CN vietā trietanolamīna vietā vēl vairāk uzlaboja ražu.

Turklāt pētnieki pētīja arī iespējamos reakcijas mehānismus, izmantojot tādas metodes kā kodolmagnētiskā rezonanse, cikliskā voltammetrija un UV-redzamā spektrofotometrija. Pamatojoties uz to, viņi izvirzīja hipotēzi: vispirms, fotoierosinot [Ru(bpy)2(pbn)]2+, veidojas brīvais radikālis [RuIII(bpy)2(pbn•-)]2+*, kas tiek pakļauts šādai reducēšanai: BIH Get [RuII(bpy)2(pbn•-)]2+ un BIH•+. Pēc tam H2O protonē rutēnija kompleksu, veidojot [Ru(bpy)2(pbnH•)]2+ un BI•. Iegūtais produkts tiek disproporcionēts, veidojot [Ru(bpy)2(pbnHH)]2+, un atgriežas pie [Ru(bpy)2(pbn)]2+. Pirmais pēc tam tiek reducēts ar BI•, veidojot [Ru(bpy)(bpy•−)(pbnHH)]+. Šis komplekss ir aktīvs katalizators, kas pārveido H⁻ par CO₂, veidojot HCOO⁻ un skudrskābi.
Pētnieki parādīja, ka ierosinātajai reakcijai ir augsts konversijas skaitlis (oglekļa dioksīda molu skaits, ko pārveido viens mols katalizatora) – 63.
Pētnieki ir sajūsmā par šiem atklājumiem un cer izstrādāt jaunu metodi enerģijas (saules gaismas) pārveidošanai ķīmiskajā enerģijā, lai ražotu jaunus atjaunojamus materiālus.
“Mūsu metode arī samazinās kopējo oglekļa dioksīda daudzumu uz Zemes un palīdzēs uzturēt oglekļa ciklu. Tādēļ tā var samazināt globālo sasilšanu nākotnē,” piebilda profesors Tamiaki. “Turklāt jaunās organisko hidrīdu transportēšanas tehnoloģijas nodrošinās mums nenovērtējamus savienojumus.”
Papildinformācija: Yusuke Kinoshita et al., Gaismas inducēta organiskā hidrīda pārnešana uz CO2**, ko mediē rutēnija kompleksi kā NAD+/NADH redokspāru modeļi, ChemSusChem (2023). DOI: 10.1002/cssc.202300032

Ja pamanāt drukas kļūdu, neprecizitāti vai vēlaties iesniegt pieprasījumu rediģēt saturu šajā lapā, lūdzu, izmantojiet šo veidlapu. Vispārīgiem jautājumiem, lūdzu, izmantojiet mūsu kontaktformu. Vispārīgām atsauksmēm izmantojiet tālāk redzamo publisko komentāru sadaļu (izpildiet norādījumus).
Jūsu atsauksmes mums ir ļoti svarīgas. Tomēr, ņemot vērā lielo ziņojumu skaitu, mēs nevaram garantēt personalizētu atbildi.
Jūsu e-pasta adrese tiek izmantota tikai, lai paziņotu adresātiem, kas nosūtīja e-pastu. Ne jūsu adrese, ne adresāta adrese netiks izmantota nekādiem citiem mērķiem. Jūsu ievadītā informācija tiks parādīta jūsu e-pastā un Phys.org to nekādā veidā nesaglabās.
Saņemiet iknedēļas un/vai ikdienas atjauninājumus savā iesūtnē. Jūs varat jebkurā laikā atteikties no abonēšanas, un mēs nekad neizpaudīsim jūsu datus trešajām personām.
Mūsu saturs ir pieejams ikvienam. Apsveriet iespēju atbalstīt Science X misiju, izveidojot Premium kontu.

Ja vēlaties uzzināt vairāk, lūdzu, rakstiet man e-pastu.
E-pasts：
info@pulisichem.cn
Tālrunis:
+86-533-3149598