Trong nghiên cứu mới được xuất bản trên Tạp chí Nature Nanotechnology, GS Hailiang Wang - Khoa Khoa học và Nghệ thuật, Đại học Yale và cộng sự đã mô tả quy trình cải tiến này. Methanol không chỉ là nguồn nhiên liệu hữu ích mà còn giúp giảm đáng kể lượng khí CO2 trong bầu khí quyển - yếu tố chính gây ra biến đổi khí hậu. Nhóm nghiên cứu cho biết, đây là một chiến lược mới đưa quá trình chuyển hóa CO2 thành methanol lên một cấp độ mới.
Chuyển đổi CO2 thành methanol là một phản ứng hóa học 2 bước. Đầu tiên, CO2 phản ứng với chất xúc tác để tạo thành carbon monoxide (CO). Sau đó, CO tiếp tục trải qua quá trình xúc tác để trở thành methanol. Trước đây, phương pháp hiệu quả nhất (cũng do nhóm của GS Hailiang Wang phát triển) sử dụng một loại xúc tác duy nhất làm từ phân tử cobalt tetraaminophthalocyanine hỗ trợ trên ống nano carbon.
Tuy nhiên, do quá trình chuyển đổi CO2 thành CO chưa đủ hiệu quả hoặc chọn lọc, việc chỉ sử dụng một loại xúc tác duy nhất cho cả 2 bước phản ứng không đạt được kết quả tối ưu. Điều này đặt ra thách thức đối với các nhà khoa học khi tìm kiếm giải pháp có thể mở rộng quy mô công nghiệp.
Jing Li - tác giả chính của nghiên cứu cho biết, việc chỉ có một loại xúc tác không mang lại hiệu quả tối ưu cho cả 2 bước phản ứng. Để tránh sự đánh đổi này, nhóm nghiên cứu đã thiết kế một chất xúc tác “2 trong 1”. Quy trình mới bắt đầu với một vị trí xúc tác nickel tetramethoxyphthalocyanine giúp chuyển đổi CO2 thành CO. CO sau khi được tạo thành sẽ di chuyển đến vị trí xúc tác cobalt - hiện tượng này được các nhà khoa học xúc tác gọi là “spillover” - để hoàn tất quá trình khử thành methanol.
Conor Rooney - đồng tác giả của nghiên cứu chia sẻ, nghiên cứu cung cấp một giải pháp tiềm năng có thể mở rộng nhằm giảm lượng khí thải carbon và đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch hơn. Nghiên cứu này đã mở ra cơ hội mới trong lĩnh vực chuyển đổi carbon và có thể mang lại lợi ích lớn cho nhiều ngành công nghiệp, từ sản xuất hóa chất đến năng lượng tái tạo, góp phần vào nỗ lực chung nhằm giảm thiểu biến đổi khí hậu.
Xuân Bình (Yale University)