13:11 2022-06-29
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Legarea metanului cu metalul: O nouă speranță pentru reciclarea puternicului combustibil fosil
_ Legarea metanului cu metal : O nouă speranță pentru reciclarea puternicului combustibil fosil
Chimiștii UNSW au conceput un nou „viciu” molecular, prin includerea osmiului de metal rar, care poate lega metanul ore în șir – oferind dovezi cruciale pentru un pas intermediar care va informa noi catalizatori pentru a stoca, transporta sau transforma gazul în metanol și va ajuta la prevenirea risipei de gaz la nivel mondial.
Acest nou complex „osmiu-metan” poate lega metanul – mai bine cunoscut sub numele de gaz natural – ore, mult mai mult decât standardul actual de microsecunde, permițând analizei sale să creeze noi catalizatori potențiali pentru a transforma metanul.
„Am descoperit că metanul, care este în general inert, va interacționa cu un osmiu- specii centrate pe metal pentru a forma un complex osmiu-metan relativ stabil. Complexul nostru are un timp de înjumătățire efectiv de aproximativ 13 ore", spune James Watson, autorul principal al publicației în Natur e Chimie. „Aceasta înseamnă că este nevoie de 13 ore pentru ca jumătate din complex să se descompună.
„Această stabilitate, împreună cu durata de viață relativ lungă a acestui complex, permite o analiză aprofundată a structurii, formării și reactivitatea acestei clase de complexe [osmiu] și ajută la proiectarea catalizatorilor care au potențialul de a transforma metanul în compuși mai utili din punct de vedere sintetic.”
Tehnica analitică la care se referă domnul Watson este rezonanța magnetică nucleară. Spectroscopie (RMN).Proba, pentru a fi analizată corect, trebuie să existe mai mult de câteva minute – lucru care nu era fezabil cu complexele anterioare metal-metan formate din metan molecular (care a existat doar pentru microsecunde). -complexul de metan produce un timp de înjumătățire de 13 ore mult mai stabil și alte avantaje.
„[În] acest complex metanul este poziționat perfect - aproape de centrul metalic al osmiului al catalizatorului - ceea ce ne permite să performam transformări chimice asupra metanului”, dl Wat spune fiul.
Scopul spectroscopiei RMN este de a defini complexul metal-metan, astfel încât să poată fi dezvoltați catalizatori pentru transformarea metanului în metanol sau în alte produse.
Metan (gaz natural). ) este o moleculă puternică atât ca sursă de combustibil, cât și ca gaz cu efect de seră, și totuși, cantități mari din aceasta sunt arse în întreaga lume nu pentru a încălzi casele sau pentru a găti alimente, ci, în schimb, sunt expulzate ca deșeuri.
„Metanul este un produs secundar nedorit din producția de petrol și, de obicei, din motive economice, este ars într-un proces cunoscut sub denumirea de „arzare””, spune co-autorul profesor asociat Graham Ball. „Cantitatea de gaz arse în acest mod este aproximativ echivalentă cu cererea de gaze naturale din America Centrală și de Sud, ceea ce duce la 265 de milioane de tone de emisii de CO2 în 2020.”
Aceste deșeuri se produc din cauza procesului de conversie. metanul (gazul) într-un combustibil practic la fața locului - cum ar fi metanolul (un lichid) - a fost, din punct de vedere istoric, neviabil din punct de vedere economic. Pur și simplu nu am reușit să-l transformăm.
„O modalitate de a transforma metanul în combustibili lichizi este prin utilizarea catalizatorilor care conțin elemente de metal tranzițional”, explică A/Prof. Ball.
„Nu numai că [combustibilii lichizi] sunt mult mai convenabil și mult mai sigur decât depozitarea gazelor, ci și [intră] la un cost de energie mult mai mic.
„Combustibilii lichizi sunt mai ușor de transportat și ar putea fi integrate cu ușurință în infrastructura noastră de combustibil existentă – benzina E10 are deja 10% etanol. Dacă ar exista metode eficiente și viabile din punct de vedere comercial pentru a transforma metanul în metanol, de exemplu, acest lucru ar oferi, de asemenea, un stimulent pentru reținerea metanului pentru conversie și pentru a evita arderea lui fără scop, reducând utilizarea generală a combustibililor fosili și emisiile dăunătoare.”
Transpunerea metanului într-o stare care este mai compatibilă și mai practică decât „gazul” oferă mai multe beneficii.
„Poate că cea mai pertinentă utilizare a metanului ca materie primă ar fi sechestrarea acestuia din atmosferă, care ar putea reduce daunele de durată aduse mediului și ar putea contribui la limitarea încălzirii globale la 1,5°C.” spune James Watson.
Găsirea osmiului
Având în vedere principala candidatură a osmiului pentru legarea metanului, de ce a durat atât de mult pentru a găsi? Și cum l-a identificat echipa?
„Înainte de a sintetiza orice moleculă, am folosit metode computaționale pentru a prezice care molecule vor conține atât un metal reactiv, cât și un „sit vacant”, un loc care ar lega cel mai mult metanul. puternic”, spune A/ Prof. Ball.
„De aceea am ajuns să folosim un metal destul de ezoteric, osmiul în acest caz, cu alte grupuri de atomi în jurul lui, deoarece modelarea a prezis că ar trebui să lege metanul. ei bine... ceea ce face.
"Locul liber este generat prin strălucirea cu lumină UV pe o soluție dintr-un compus precursor de metal tranzițional care este dizolvat într-un solvent de hidrofluorocarburi atent selectat, toate acestea apar în prezența metan adăugat. Alegerea solventului este crucială, deoarece solvenții obișnuiți de laborator se leagă toți în detrimentul metanului, dar hidrofluorocarbura nu se leagă."
Deci este combinația dintre osmiu și solvent (eficacitatea solventului a fost identificată anterior de către Dr. Camile Holt) aceasta este cheia aici.
„[Deși] este puțin probabil ca acest complex [osmiu-metan] să fie exploatat în beneficiul mediului, dacă am putea rafina și mai mult complex, astfel încât să continue să lege preferenţial metanul la temperaturi mai mari de -90°C, apoi am putea efectua mai multe manipulări asupra metanului legat şi, în cele din urmă, să transformăm metanul în produse cu valoare adăugată”, spune domnul Watson.
Conform cercetătorilor, acest complex osmiu-metan reprezintă un pas important în conversia metanului în alți compuși.
„Sperăm că descoperirea noastră va informa proiectarea generației următoare, mai eficiente. catalizatori care pot fi viabile din punct de vedere comercial”, spune A/Prof. Ball.
Comentarii:
Adauga Comentariu