در این میان فرایندهای تبدیل فتوکاتالیستی به مواد شیمیایی با ارزش و سوخت‌های هیدروکربنی علاوه بر کاستن نگرانی‌ها برای انباشت این گاز آلاینده، مسیر تازه‌ای را برای تولید ترکیبات مشتق از گاز دی‌اکسیدکربن ایجاد کرده است.
محققان پیشرفت‌های قابل توجهی در فناوری کاهش الکتروشیمیایی دی‌اکسیدکربن داشته‌اند و مکان‌ها و مکانیسم‌های کاتالیزور خاصی را برای تبدیل دی‌اکسیدکربن به اتیلن و اتانول شناسایی کرده‌اند که برای تولید سوخت پایدار و پلاستیک بسیار مهم است.
حتی برخی تحقیقات پیشگامانه از روش‌ها و نظریه‌های طیف‌سنجی پیشرفته برای روشن کردن فرآیندهای پیچیده درگیر در تبدیل دی‌اکسیدکربن به مواد شیمیایی ارزشمند بهره می‌برند و به‌طور قابل توجهی قادر هستند رویه‌های پایدار در صنایع شیمیایی را با پیشبرد توسعه کاتالیزورهای کارآمد و پایدار افزایش دهند.
کاهش دی‌اکسیدکربن؛ راهی به سوی مواد شیمیایی ارزشمند
کاهش الکتروشیمیایی دی‌اکسیدکربن، فناوری امیدوارکننده است که از الکتریسیته تجدیدپذیر برای تبدیل دی‌اکسیدکربن به مواد شیمیایی با ارزش استفاده می‌کند و به‌طور موثر چرخه کربن را می‌بندد. اتیلن و اتانول، مواد مورد تمرکز در این زمینه هستند که به‌ترتیب برای تولید پلاستیک‌ها و سوخت‌های سازگار با محیط زیست بسیار مهم هستند.
با این حال، مکانیسم‌های دقیق و گام‌های میانی درگیر در این تبدیل تاکنون مبهم باقی مانده‌اند. درک مکانیکی به منظور طراحی منطقی سایت‌های فعال بسیار مهم است و نه تنها در پیش کاتالیزور سنتز شده وجود دارند، بلکه می‌توانند در جریان واکنش از طریق تعامل با واکنش‌دهنده‌ها و واسطه‌های واکنش شکل گرفته و تکامل یابند.
بینش طیف‌سنجی و پشتیبانی نظری
در پژوهشی که به تازگی انجام شد از طیف‌سنجی رامان ارتقا یافته سطحی و نظریه تابعی چگالی برای بررسی گونه‌های مولکولی روی الکتروکاتالیست‌های مس استفاده شد و بینش‌هایی در مورد مکانیسم واکنش به‌دست آمد. طیف‌سنجی رامان ارتقا یافته سطحی یک روش حساس به سطح است که پراکندگی رامان را بوسیله مولکول‌های جذب سطحی شده روی سطوح یک فلز زبر ناهموار تقویت می‌کند. طیف‌سنجی رامان ازجملـه روش‌هـای طیف‌سنجی مولکولـی اسـت کـه کاربرد گسـترده‌ای در حوزه‌هـای متنوعی همچون پزشـکی، داروسـازی، مـواد غذایـی، صنعت پلیمـر، علوم دفاعـی، علوم قانونی و غیره دارد. از این روش برای شناسایی کیفی و کمی ترکیبات مختلف اسـتفاده می‌شـود.
درک نقش مورفولوژی سطح
یکی از اکتشافات مهم، نقش مورفولوژی سطح در فرآیند واکنش است. سایت‌های ناهماهنگ مس، اتصال دی‌اکسیدکربن را تقویت می‌کنند که یک گام مهم در فرآیند کاهش است. این سایت‌های مس که با بی‌نظمی‌های سطح اتمی مشخص می‌شوند، شاید در شرایط واکنش تشکیل می‌شوند و سطح کاتالیزوری را مؤثرتر می‌کنند و منجر به عملکرد بهتر در تولید اتیلن و اتانول می‌شوند.
پیامدها برای صنایع شیمیایی
این یافته‌ها می‌تواند پیامدهای قابل توجهی برای صنایع شیمیایی، به‌ویژه در تولید پلاستیک و سوخت داشته باشد. با درک شرایط خاص و واسطه‌های مورد نیاز برای تولید انتخابی اتیلن و اتانول، محققان می‌توانند کاتالیزورهای کارآمدتر و پایدارتری طراحی کنند. این امر می‌تواند به راه‌های موثرتری برای استفاده از دی‌اکسیدکربن منجر شود و ردپای کربن فرآیندهای تولید شیمیایی را کاهش دهد. این یافته‌ها نه تنها دانش علمی را ارتقا می‌بخشد، بلکه راه‌حل‌های عملی برای کاهش انتشار دی‌اکسیدکربن و ترویج تولید مواد شیمیایی پایدار ارائه می‌دهد.
منابع
برگرفته از «تبدیل فتوکاتالیستی گاز کربن دی اکسید به مواد شیمیایی با ارزش و سوخت‌های هیدروکربنی»، سوگل یزدانی ، شیوا سالم
برگفته از «معرفی و کاربرد طیف سنجی رامان»، فریده باتقوا، حمید حیدری
انتهای پیام
نظرات