به نقل از انجمن شیمی آمریکا، به تازگی یک رویکرد منحصر به فرد برای طراحی نانوکاتالیست کاهش CO2 با کارایی و پایداری بالا معرفی شده است.  

استفاده بیش از حد از سوخت‌های فسیلی برای انجام فعالیت‌های صنعتی توسط انسان منجر به انتشار بیش از حد CO2 در اتمسفر شده است. بر اساس آخرین گزارش‌ها، غلظت دی اکسید کربن از ۴۰۰ ppm فراتر رفته است. غلظت ۴۰۰ ppm به این معنی است که به ازای هر یک میلیون ذره هوا، ۴۰۰ ‌ذره مولکول دی اکسید کربن (۰.۰۴درصد) وجود دارد.

این غلظت بسیار بالای CO2 منجر به گرمایش جهانی و نیز پیامدهای منفی بسیاری برای سیستم آب و هوایی زمین شده است. اما با وجود آسیب‌ها و خطرات ناشی از دی اکسید کربن، این گاز می‌تواند یک منبع کربن مفید برای سنتز مواد شیمیایی و سوخت‌های با ارزش نیز باشد.

از این‌رو، به تازگی تیمی از پژوهشگران، یک کاتالیزور مبتنی بر مس بسیار کارآمد و پایدار (DFNS/TiO۲-Cu)، را برای تبدیل CO2 به CO انتخاب کردند. این مطالعه علاوه بر اینکه اطلاعاتی را در در تنظیم فعل و انفعالات قوی فلزی در دسترس پژوهشگران قرار می‌دهد، نشان می‌دهد که این کاتالیزور می‌تواند بیش از ۲۰۰ ساعت به صورت ثابت باقی بماند.

گزارش‌های متعددی از کاتالیزورهای فلزات نجیب وجود دارد، اما به دلیل عملکرد کاتالیزوری متوسط ‌و نیز هزینه بالای این فلزات، کاربرد آن‌ها محدود است. در خانواده کاتالیزورهای فلزات غیر نجیب، کاتالیزورهای مبتنی بر مس جزء پرکاربردترین کاتالیزورهایی هستند که برای انجام فرآیندهای صنعتی از ظرفیت خوبی برخوردار هستند. اما متاسفانه، دمای پایینِ تامان (Tamman) مس، فعالیت و پایداری طولانی‌مدت آن را محدود می‌کند.

در این کار، تیمی از پژوهشگران  به سرپرستی پروفسور Vivek Polshettiwar در موسسه تحقیقاتی ‌TIFR، این سوال را مطرح کردند که چگونه می‌توان فعالیت کاتالیزوری و پایداری کاتالیزور مس را با استفاده از مفهوم برهمکنش‌های پشتیبانی فلزی قوی (SMSI) بهبود بخشید؟

در نتیجه تحقیقات انجام شده، دانشمندان برای تبدیل CO2 به CO، یک کاتالیزور با سایت‌های مس فعال روی نانو سیلیکا فیبریِ پوشیده شده با اکسید تیتانیوم (DFNS/TiO2-Cu) را معرفی کردند.

درواقع، مورفولوژی فیبری و سطح بالای DFNS/TiO2 باعث پراکندگی بهتر و بارگذاری بالای سایت‌های فعال نانوذرات مس می‌شود و از این یافته‌ها مشخص شد که این کاتالیزور با عملکرد کاتالیزوری عالی برای کاهش CO2 با بهره وری ۵۳۵۰ mmol g−۱ h−۱ ، از تمام کاتالیزورهای حرارتی مبتنی بر مس عملکرد بهتری داشته است. همچنین مشخص شد که تبدیل CO2 به CO یک مسیر در واکنش اکسایش-کاهش (Redox) با کمک هیدروژن را دنبال می‌کند.

نتایج این یافته‌ها به تازگی در ژورنال The American Chemical Society منتشر شده است.