Ученые из Университета Торонто (Канада) и Университета Сучжоу (Китай) создали новый катализатор, который позволяет эффективно превращать углекислый газ в метанол под воздействием света. О результатах исследования сообщает журнал Angewandte Chemie International Edition.

По словам исследователей, эта технология может стать основой для более дешевого производства метанола — жидкого топлива и важного сырья для химической промышленности. В то же время она открывает возможность повторного использования углекислого газа, который является одним из главных парниковых газов.

Как работает катализатор

Основой разработки стал оксид цинка и галлия, к которому добавили атомы азота. Эта модификация позволила катализатору лучше поглощать свет и эффективнее активировать водород, необходимый для образования метанола из CO₂. Важно, что для создания катализатора не использовали редкие и дорогие металлы, а применили более доступные компоненты, что может снизить себестоимость процесса и облегчить его промышленное внедрение.

«Азотирование эффективно регулирует кислотно-основные свойства катализатора, что способствует активации водорода и дальнейшему синтезу метанола», — отметил соавтор исследования Денвей Цзинь.

Во время экспериментов материал сохранял стабильность в течение 90 часов непрерывной работы. Метанол получали из углекислого газа под воздействием ультрафиолетового излучения при температуре 340 °C. Ключевой особенностью катализатора стало формирование на его поверхности так называемых расстроенных пар Льюиса — активных участков, которые способствуют разрыву связей в молекуле водорода без использования платины или других дорогих металлов.

Перспективы использования

Преобразование CO₂ в полезные химические вещества и топливо рассматривается как перспективное направление повторного использования углекислого газа. Метанол, полученный в этом процессе, можно применять как жидкое топливо или сырье для производства различных химических продуктов. Исследователи считают, что сочетание доступных материалов, использование света и длительной стабильности катализатора создаёт предпосылки для развития технологий производства топлива из CO₂ и снижения зависимости от дорогих компонентов.

Исследование опубликовано в журнале Angewandte Chemie International Edition.