Xúc tác hữu cơ chuyển hóa CO2 thành metanol

Các nhà khoa học tại Viện Kỹ thuật sinh học và Công nghệ nano Singapo (IBN) đã đạt được một bước tiến mới trong mục tiêu chuyển hóa cacbon đioxit (CO2) - loại khí hiệu ứng nhà kính thông thường - thành sản phẩm hữu ích. Các nhà nghiên cứu tại IBN cho biết, bằng cách sử dụng xúc tác hữu cơ họ đã kích hoạt CO2 trong một quá trình phản ứng nhẹ nhàng và không độc hại để sản xuất metanol - một loại nguyên liệu công nghiệp được sử dụng rộng rãi và cũng là nhiên liệu...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xúc tác hữu cơ chuyển hóa CO2 thành metanolXúc tác hữu cơ chuyển hóa CO2 thành metanolCác nhà khoa học tại Viện Kỹ thuật sinh học và Công nghệ nano Singapo(IBN) đã đạt được một bước tiến mới trong mục tiêu chuyển hóa cacbonđioxit (CO2) - loại khí hiệu ứng nhà kính thông thường - thành sản phẩmhữu ích.Các nhà nghiên cứu tại IBN cho biết, bằng cách sử dụng xúc tác hữu cơ họđã kích hoạt CO2 trong một quá trình phản ứng nhẹ nhàng và không độc hạiđể sản xuất metanol - một loại nguyên liệu công nghiệp được sử dụng rộngrãi và cũng là nhiên liệu sinh học sạch.Xúc tác hữu cơ (organocatalyst) là những xúc tác có chứa các nguyên tố phikim loại trong các hợp chất hữu cơ. Ví dụ, IMes (1,3-bis - (2,4,6trimetylphenyl) imidazolyliden) là một dạng xúc tác hữu cơ bền và dễ bảoquản. Chúng không chứa các kim loại nặng độc hại và có thể được sản xuấtmột cách dễ dàng với chi phí không cao.Các nhà khoa học đã cho CO2 phản ứng bằng cách sử dụng carben dị vòng N(gọi là các chất NHC), một dạng xúc tác hữu cơ loại mới. Khác với xúc táckim loại nặng có chứa các thành phần độc hại và không bền, các chất NHCbền ngay cả trong môi trường oxy. Do đó, phản ứng với các NHC và CO2 cóthể được thực hiện dưới điều kiện nhẹ nhàng trong không khí khô.Theo các nhà khoa học tại IBN, họ chỉ cần một lượng nhỏ NHC để tạo rahoạt tính của CO2 trong phản ứng. NHC có tiềm năng rất lớn trong việc kíchhoạt và cố định CO2, nhờ đó cho phép chuyển hóa CO2 dư thừa trong môitrường thành các sản phẩm hữu ích, ví dụ như metanol.Trong quá trình phản ứng, hydrosilan được cho phản ứng với CO2 đã kíchhoạt bằng NHC. Sản phẩm của phản ứng này được chuyển hóa thànhmetanol nhờ bổ sung nước để tiến hành thủy phân.Ở phản ứng trên, hydrosilan cung cấp hydro để liên kết với CO2 trong phảnứng khử. Phản ứng khử này được xúc tác có hiệu quả ngay cả ở nhiệt độphòng nhờ các xúc tác NHC. Sau đó, người ta có thể dễ dàng thu đượcmetanol từ sản phẩm của phản ứng khử CO2.Kết quả nghiên cứu trước đây tại iBN đã cho thấy khả năng ứng dụng phongphú của các chất NHC, ví dụ làm chất chống oxy hóa rất mạnh để điều trịmột số bệnh thoái hóa và làm xúc tác có hiệu quả để chuyển hóa đườngthành nhiên liệu sinh học.Những thử nghiệm trước đây trong việc khử CO2 thành các sản phẩm hữuích đòi hỏi phải sử dụng nhiều năng lượng hơn với thời gian phản ứng lâuhơn nhiều. Chúng cũng đòi hỏi phải sử dụng các xúc tác kim loại chuyểntiếp, đó là những chất đắt tiền và không bền trong môi trường oxy.Hiện các nhà nghiên cứu tại iBN đang tiếp tục tìm kiếm các chất rẻ tiền hơnđể thay thế cho hydrosilan với mục đích hạ giá thành của quy trình để có thểđưa ra áp dụng trên quy mô công nghiệp.Nicôtin là chất không màu, biến thành màu nâu khi cháy, hấp thụ qua da,miệng và niêm mạc mũi hoặc được hít thẳng vào phổi. Cacbon monoxit(CO), là chất khí không màu, không mùi, nồng độ trong khói thuốc lá caohơn 600 lần cho phép, sẽ hấp thụ vào máu, phản ứng cộng hợp vớihemoglobin với ái lực mạnh hơn 20 lần ôxy.Mỗi lần rít thuốc, CO vào thẳng máu, nó đẩy các phân tử ô xy ra khỏi tế bàohồng cầu. Nồng độ ôxy chỉ trở lại phổi b ình thường sau 6 giờ ngừng khônghút thuốc. Trong khói thuốc lá có tới 70 chất gây ung thư, như hợp chấtthơm benzopyren gây ung thư, viêm mạn tính, phá hủy tổ chức, biến đổi tếbào dẫn đến dị sản, loạn sản rồi ác tính.