Descrizione del progetto
La comprensione delle nano-interazioni potrebbe catalizzare la produzione ottimizzata di metanolo da CO2
L’uso di anidride carbonica (CO2) per produrre altre sostanze chimiche e combustibili sta ottenendo sempre più interesse come approccio complementare alle strategie di cattura, sequestro e stoccaggio del carbonio per ridurre la CO2 atmosferica. L’idrogenazione diretta della CO2 al metanolo produce un combustibile con una densità energetica relativamente elevata come alternativa ai combustibili fossili, fornendo un duplice vantaggio. Attualmente, il modo migliore per ottenere questo risultato è attraverso un catalizzatore multi-metallico che combina nanoparticelle di rame e di ossido di zinco con un supporto di allumina. Tuttavia, i meccanismi effettivi che regolano il rapporto tra il rame come sito attivo e lo zinco come promotore della reazione non sono noti. Il progetto CuZnSyn, finanziato dall’UE, sta studiando le sequenze di legame, attivazione e reazione lungo il percorso di idrogenazione della CO2 per consentire l’ottimizzazione del catalizzatore e il potenziamento della produzione di metanolo.
Obiettivo
Carbon dioxide (CO2) is a greenhouse gas that is significantly contributing to climate change. In tandem with advances in sequestering carbon, beneficial uses for CO2 are of high societal importance for developing a sustainable future. One attractive use of CO2 is in its conversion to energy dense fuels (green energy vectors). One such fuel is methanol, made from CO2 via hydrogenation in conjunction with a multimetallic catalyst. The current best industrial (heterogeneous) catalyst incorporates copper and zinc-oxide nanoparticles with an alumina support. A special synergy is observed between the copper (active site) and zinc (reaction promoter), but these species and their connection is poorly defined and remains debated.
This project aims to isolate proximal copper and zinc centres, the fundamental building block for the construction of critical copper–zinc interfaces, within a well-defined, and highly tuneable ligand framework. Once isolated, the binding, activation and interconversion of key intermediates along the CO2 hydrogenation pathway will be meticulously analysed.
Work package 1 involves the synthesis and characterisation of a series of 12 ligands that encompass a range of stereo-electronic profiles, and subsequent isolation of CuZn complexes using these ligands. Work package 2 will use the complexes to study the activation and interconversion of key intermediates along the CO2 hydrogenation pathway to gain mechanistic understanding. Finally, work package 3 will test the most active complexes as catalysts for the direct hydrogenation of CO2 to methanol.
The combination of my skills (multimetallic systems) and the host groups (mechanistic studies) make achieving the project aims realistic. The knowledge harnessed from gaining deep mechanistic understanding of the synergy between copper and zinc during CO2 hydrogenation will be invaluable in developing the next generation of catalysts for methanol production, adding value to a deleterious waste streams.
Campo scientifico
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energy
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistrytransition metals
- natural scienceschemical sciencesorganic chemistryalcohols
- natural scienceschemical sciencescatalysis
- natural sciencesearth and related environmental sciencesatmospheric sciencesclimatologyclimatic changes
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinatore
SW7 2AZ LONDON
Regno Unito