지속 가능한 새로운 화학 촉매 활성화

지속 가능한 새로운 화학 촉매 활성화
화학 엔지니어는 산화 텅스텐이 지속 가능한 화학 전환에서 촉매로 사용될 수 있는 방법을 보여줍니다.
날짜:
2022년 5월 18일
원천:
피츠버그 대학교
요약:
새로운 연구는 텅스텐 산화물 및 유사한 화합물을 기반으로 하는 새롭고 지속 가능한 촉매의 생성으로 이어질 수 있습니다. 이 프로젝트는 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 텅스텐 산화물이 분자 수준에서 수소와 상호 작용하는 방식을 이해했으며 그 결과는 실험실 실험을 통해 확인되었습니다.

엔지니어는 식품 제조에서 화학 생산에 이르기까지 광범위한 응용 분야에서 촉매에 의존하므로 효율적이고 환경 친화적인 촉매를 찾는 것이 중요한 연구 방법입니다.

University of Pittsburgh Swanson School of Engineering이 주도한 새로운 연구는 텅스텐 산화물 및 유사한 화합물을 기반으로 하는 새롭고 지속 가능한 촉매의 생성으로 이어질 수 있습니다.

이 프로젝트는 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 텅스텐 산화물이 분자 수준에서 수소와 상호 작용하는 방식을 이해했으며 그 결과는 실험실 실험을 통해 확인되었습니다.

연구 결과를 자세히 설명하는 논문은 최근 JACS( 미국 화학 학회지)의 표지에 실렸으며 화학 및 석유 공학과의 박사 후보 Evan V. Miu, 조교수 James McKone 및 부교수 팀이 주도했습니다. 교수이자 200주년 기념 동문 교수 Giannis Mpourmpakis.

"산화 텅스텐은 햇빛이나 재생 가능한 전기를 사용하여 지속 가능한 화학 전환을 가속화하는 데 사용할 수 있는 촉매입니다. 이 화합물은 수소 원자와 상호 작용하는 독특한 방식을 가지고 있어 수소를 생산해야 하는 화학 반응에 특히 잘 참여합니다. 또는 사용"이라고 Mpourmpakis가 말했습니다.

McKone은 "우리가 가장 흥미롭게 생각하는 화학 반응의 유형은 지구 온난화의 주범인 이산화탄소를 유용한 연료와 화학 물질로 바꾸는 수소의 사용을 포함합니다."라고 덧붙였습니다.

대부분의 촉매는 표면의 수소와 같은 분자와만 상호 작용하지만 텅스텐 산화물은 3차원 결정 격자에 수소를 삽입할 수도 있습니다. 연구원들의 고급 모델링은 이 과정이 촉매 표면에서 실제로 일어나는 일에 큰 영향을 미친다는 것을 보여줄 수 있었습니다.

이 작업은 촉매 특성을 예측하기 위해 팀의 계산 접근 방식을 사용하여 텅스텐 산화물 및 유사한 화합물을 기반으로 하는 완전히 새로운 촉매 제품군을 설계할 수 있는 가능성을 열어줍니다.

McKone은 "이 연구에 포함된 미묘한 과학과 화학 제조의 거대한 범위를 재창조하여 보다 환경적으로 지속 가능하도록 만들 가능성 사이에 직선을 그릴 수 있다고 해도 과언이 아닙니다."라고 말했습니다. "우리는 오늘날 화석 연료를 사용하는 것처럼 효율적으로 물과 전기에서 실행되는 화학 전환을 만들기 위해 올바른 방식으로 수소를 전달하는 촉매를 설계할 수 있습니다."

이 프로젝트는 Mpourmpakis의 CANELa 연구소와 McKone 연구소의 공동 작업으로, 주 저자 Miu는 NSF 대학원 연구원으로 실험 및 계산 방법을 모두 적용하여 열 및 전기 촉매를 연결하는 작업을 하고 있습니다.

Miu는 "Mpourmpakis 및 McKone 교수와 함께 일하면서 이론과 실험의 경계에서 작업할 수 있는 믿을 수 없는 기회를 얻었습니다."라고 말했습니다. "이러한 상호 보완적인 관점은 금속 산화물 청동이 수소를 촉매하는 방법을 깊이 이해하는 데 도움이 되었으며 우리의 발견을 적용하고 보다 지속 가능한 화학 공정을 향한 의미 있는 단계를 만들게 된 것을 기쁘게 생각합니다."