Chất xúc tác vỏ nano biến khí nhà kính thành hóa chất hữu ích
Một sơ đồ cho thấy chất xúc tác mới dựa trên niken được tạo ra như thế nào bằng cách sử dụng quy trình tạo bình phun ngọn lửa độc đáo được tạo ra trong phòng thí nghiệm của Mark Swihart. Nguồn: Đại học tại Buffalo
Một trong số các giải pháp khả thi là cải tạo khô. Cải tạo khô có khả năng chuyển đổi cả khí mê-tan và carbon dioxide thành nguyên liệu hóa học, là nguyên liệu thô có thể được sử dụng để sản xuất hoặc chế biến các sản phẩm khác. Tuy nhiên, để quá trình cải tạo khô trở nên khả thi về mặt thương mại, cần có các chất xúc tác mới và cải tiến hơn.
Các nhà nghiên cứu của Đại học Buffalo đã báo cáo một phương pháp sản xuất mới để tạo ra chất xúc tác dựa trên niken có tiềm năng vượt qua những thách thức lâu dài. Hai nghiên cứu mới được công bố vào tháng 6 vừa qua – một trên Chem Catalysis và một trên tạp chí khoa học Angewandte Chemie.
Giáo sư, Tiến sĩ Mark Swihart, khoa Kỹ thuật Hóa học và Sinh học thuộc trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng UB – tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Để đạt được trung tính carbon, chúng ta phải thực hiện nhiều thay đổi đối với cả sản xuất năng lượng và sản xuất nguyên liệu hóa học.”
Ông Swihart giải thích rằng sự chuyển hóa khô của mêtan không khả thi về mặt thương mại bằng cách sử dụng các chất xúc tác dựa trên niken hiện có, chúng ngừng hoạt động bởi vì các hạt hoạt động xúc tác của chúng bị bao phủ bởi cặn cacbon (luyện cốc) hoặc kết hợp thành các hạt lớn hơn, kém hoạt động hơn (thiêu kết). Các chất xúc tác hứa hẹn nhất cũng đòi hỏi quy trình sản xuất phức tạp. Để khắc phục vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã phát triển quy trình sol khí một bước để chế tạo chất xúc tác hiệu suất cao và chi phí thấp. Quá trình này dựa trên một lò phản ứng ngọn lửa độc đáo được phát triển trong phòng thí nghiệm của Swihart. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng lò phản ứng để tạo ra các hạt hình cầu nhỏ gọi là vỏ nano chống lại cả quá trình luyện cốc và thiêu kết.
Trong nghiên cứu về xúc tác hóa học, nhóm nghiên cứu báo cáo rằng, trong suốt 500 giờ, các chất xúc tác vẫn hoạt động hiệu quả, chuyển đổi 98% mêtan thành khí tổng hợp, là hỗn hợp của hydro và carbon monoxide sau đó có thể được sử dụng để sản xuất nhiều loại sản phẩm hóa học. Trong nghiên cứu thứ hai, nhóm đã sử dụng lò phản ứng để sản xuất một loại vật liệu silica trung tính mới có diện tích bề mặt vượt quá 1.000 mét vuông / gam. Nhóm nghiên cứu cũng đã tạo ra một phương pháp để lắng đọng niken hoặc các hạt nano khác trong quá trình silica trung tính - được gọi là lắng đọng tại chỗ.
Theo báo cáo trên Angewandte Chemie, chất xúc tác silica trung tính đã chuyển hóa 97% khí mê-tan trong hơn 200 giờ. Ông Swihart cho biết, tiến bộ này cung cấp một con đường không chỉ để cải tiến chất xúc tác cho quá trình chuyển hóa khô của mêtan, mà còn cho nhiều phản ứng có lợi về mặt kinh tế và môi trường khác.
https://vast.gov.vn/
