VCU 연구진이 이산화탄소를 열화학적으로 포름산으로 전환하는 효과적인 촉매를 발견했습니다. 이는 전 세계가 기후 변화에 대처하는 과정에서 규모를 축소하여 사용할 수 있는 새로운 탄소 포집 전략을 제시할 수 있는 발견입니다. 대기 중 이산화탄소를 제거하는 데 잠재적으로 중요한 역할을 할 수 있는 물질입니다.
"대기 중 온실가스의 급격한 증가와 환경에 미치는 악영향은 오늘날 인류가 직면한 주요 과제 중 하나라는 것은 잘 알려져 있습니다."라고 VCU 인문대학 물리학과 명예교수인 시브 N. 칸나 박사는 말했습니다. "이산화탄소를 포름산(HCOOH)과 같은 유용한 화학물질로 촉매 전환하는 것은 이산화탄소의 부정적인 영향을 완화할 수 있는 비용 효율적인 대안 전략입니다. 포름산은 독성이 낮은 액체로 운송 및 상온 보관이 용이합니다. 또한 고부가가치 화학 전구체, 수소 저장 운반체, 그리고 미래의 화석 연료 대체재로도 사용될 수 있습니다."
한나와 VCU 연구 물리학자인 투르바수 센굽타 박사는 금속 칼코게나이드 클러스터가 이산화탄소를 포름산으로 열화학적으로 전환하는 촉매 역할을 할 수 있음을 발견했습니다. 그들의 연구 결과는 "금속 칼코게나이드 클러스터의 양자 상태 조정을 통한 이산화탄소의 포름산 전환"이라는 제목의 논문으로 네이처 포트폴리오 커뮤니케이션즈 케미스트리(Communications Chemistry of Nature Portfolio)에 게재되었습니다.
"우리는 적절한 리간드 조합을 통해 이산화탄소를 포름산으로 전환하는 반응 장벽을 크게 낮출 수 있으며, 이를 통해 포름산 생산 속도를 대폭 향상시킬 수 있음을 보여주었습니다."라고 한나는 말했습니다. "따라서 우리가 주장하는 촉매는 포름산 합성을 더 쉽고 효율적으로 만들 수 있을 것입니다. 더 많은 리간드 결합 부위를 가진 더 큰 클러스터를 사용하거나 더 효율적인 공여체 리간드를 부착함으로써, 전산 시뮬레이션에서 보여준 것보다 포름산 전환율을 더욱 향상시킬 수 있을 것으로 예상합니다."
이번 연구는 적절한 리간드를 선택하면 클러스터가 전자를 제공하는 슈퍼 도너 또는 전자를 수용하는 억셉터로 변할 수 있음을 보여준 한나의 이전 연구를 기반으로 합니다.
"이제 우리는 동일한 효과가 금속 칼코게나이드 클러스터 기반 촉매 작용에서도 큰 잠재력을 가지고 있음을 보여줍니다."라고 한나는 말합니다. "안정적인 결합 클러스터를 합성하고 전자를 주고받는 능력을 제어할 수 있다는 것은 촉매 작용에 새로운 분야를 열어줍니다. 대부분의 촉매 반응은 전자를 주고받는 촉매에 의존하기 때문입니다."
이 분야 최초의 실험 과학자 중 한 명인 컬럼비아 대학교 화학과 부교수 자비에 로이 박사가 4월 7일 VCU 물리학과 봄 심포지엄 참석차 방문할 예정입니다.
"우리는 그의 실험실을 활용하여 유사한 촉매를 개발하고 구현할 수 있는 방법을 모색하기 위해 그와 협력할 것입니다."라고 한나는 말했다. "우리는 이미 그의 연구팀과 긴밀히 협력하여 새로운 유형의 자성 물질을 합성한 바 있습니다. 이번에는 그가 촉매 역할을 할 것입니다."
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CoStar Group은 VCU에 CoStar 예술 및 혁신 센터 건립을 위해 1,800만 달러를 지원한다고 발표했습니다.