บทความนี้ได้รับการตรวจสอบตามขั้นตอนและนโยบายด้านบรรณาธิการของ Science X โดยบรรณาธิการได้เน้นย้ำคุณสมบัติต่อไปนี้ในขณะที่รับประกันความถูกต้องของเนื้อหา:
การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมระดับโลก สาเหตุหลักของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศคือการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลมากเกินไป ซึ่งก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ก๊าซเรือนกระจกที่ก่อให้เกิดภาวะโลกร้อน ด้วยเหตุนี้ รัฐบาลทั่วโลกจึงกำลังพัฒนานโยบายเพื่อจำกัดการปล่อยก๊าซคาร์บอนดังกล่าว อย่างไรก็ตาม การลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนเพียงอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอ จำเป็นต้องควบคุมการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ด้วย
ในเรื่องนี้ นักวิทยาศาสตร์เสนอการแปลงทางเคมีของคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นสารประกอบที่มีมูลค่าเพิ่ม เช่น เมทานอลและกรดฟอร์มิก (HCOOH) ในการผลิตกรดฟอร์มิก จำเป็นต้องมีแหล่งของไอออนไฮไดรด์ (H-) ซึ่งเทียบเท่ากับโปรตอนหนึ่งตัวและอิเล็กตรอนสองตัว ตัวอย่างเช่น คู่รีดักชัน-ออกซิเดชันของนิโคตินาไมด์อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ (NAD+/NADH) เป็นตัวสร้างและแหล่งกักเก็บไฮไดรด์ (H-) ในระบบชีวภาพ
จากสถานการณ์ดังกล่าว ทีมวิจัยนำโดยศาสตราจารย์ฮิโตชิ ทามิอากิ จากมหาวิทยาลัยริทสึเมคัง ประเทศญี่ปุ่น ได้พัฒนาวิธีการทางเคมีใหม่โดยใช้สารประกอบ NAD+/NADH ที่มีโครงสร้างคล้ายรูทีเนียมเพื่อลด CO2 ให้เป็น HCOOH ผลการศึกษาของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร ChemSusChem เมื่อวันที่ 13 มกราคม 2023
ศาสตราจารย์ทามิอากิอธิบายถึงแรงจูงใจในการวิจัยของเขาว่า “เมื่อเร็ว ๆ นี้มีการแสดงให้เห็นว่าสารประกอบรูทีเนียมที่มีโมเดล NAD+ [Ru(bpy)2(pbn)](PF6)2 เกิดการรีดักชันด้วยอิเล็กตรอนสองตัวจากปฏิกิริยาเคมีแสง ทำให้เกิดสารประกอบประเภท NADH ที่สอดคล้องกัน [Ru (bpy) )2 (pbnHH)](PF6)2 ในสภาวะที่มีไตรเอทานอลอะมีนในอะซีโตไนไตรล์ (CH3CN) ภายใต้แสงที่มองเห็นได้” เขากล่าว
“นอกจากนี้ การเป่าก๊าซ CO2 เข้าไปในสารละลาย [Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ จะสร้าง [Ru(bpy)2(pbn)]2+ ขึ้นมาใหม่และผลิตไอออนฟอร์เมต (HCOO-) ขึ้นมาได้ อย่างไรก็ตาม ความเร็วในการผลิตค่อนข้างต่ำ ดังนั้น การเปลี่ยน H- ให้เป็น CO2 จึงต้องใช้ระบบตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น”
ดังนั้น นักวิจัยจึงได้ศึกษาตัวรีเอเจนต์และสภาวะปฏิกิริยาต่างๆ ที่ช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ จากการทดลองเหล่านี้ พวกเขาเสนอการลดอิเล็กตรอนสองตัวที่เหนี่ยวนำด้วยแสงของคู่รีดอกซ์ [Ru(bpy)2(pbn)]2+/[Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ ในที่ที่มี 1, 3-. Dimethyl-2-phenyl-2,3-dihydro-1H-benzo[d]imidazole (BIH) นอกจากนี้ การใช้น้ำ (H2O) ใน CH3CN แทนไตรเอทานอลอะมีนยังช่วยเพิ่มผลผลิตให้ดียิ่งขึ้นอีกด้วย

นอกจากนี้ นักวิจัยยังได้ตรวจสอบกลไกปฏิกิริยาที่เป็นไปได้โดยใช้เทคนิคต่างๆ เช่น นิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ โวลแทมเมทรีแบบวงจร และสเปกโทรโฟโตเมตรีแบบยูวี-วิสิเบิล จากนั้น พวกเขาตั้งสมมติฐานว่า: ขั้นแรก เมื่อ [Ru(bpy)2(pbn)]2+ ถูกกระตุ้นด้วยแสง จะเกิดอนุมูลอิสระ [RuIII(bpy)2(pbn•-)]2+* ขึ้น ซึ่งจะเกิดการรีดักชันดังต่อไปนี้: BIH ได้ [RuII(bpy)2(pbn•-)]2+ และ BIH•+ ต่อมา H2O จะโปรตอนไนซ์สารประกอบรูทีเนียมเพื่อสร้าง [Ru(bpy)2(pbnH•)]2+ และ BI• ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะเกิดการแตกตัวเพื่อสร้าง [Ru(bpy)2(pbnHH)]2+ และกลับไปเป็น [Ru(bpy)2(pbn)]2+ อีกครั้ง จากนั้นสารตั้งต้นจะถูกรีดิวซ์โดย BI• เพื่อสร้าง [Ru(bpy)(bpy•−)(pbnHH)]+ คอมเพล็กซ์นี้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพซึ่งเปลี่ยน H- ให้เป็น CO2 โดยให้ผลผลิตเป็น HCOO- และกรดฟอร์มิก
นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาที่เสนอมีค่าการแปลงสูง (จำนวนโมลของคาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกแปลงโดยตัวเร่งปฏิกิริยา 1 โมล) คือ 63
นักวิจัยรู้สึกตื่นเต้นกับการค้นพบเหล่านี้และหวังว่าจะพัฒนากระบวนการใหม่ในการแปลงพลังงาน (จากแสงแดดเป็นพลังงานเคมี) เพื่อผลิตวัสดุหมุนเวียนใหม่ ๆ
ศาสตราจารย์ทามิอากิกล่าวเสริมว่า “วิธีการของเราจะช่วยลดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ทั้งหมดบนโลกและช่วยรักษาวงจรคาร์บอน ดังนั้นจึงสามารถลดภาวะโลกร้อนในอนาคตได้ นอกจากนี้ เทคโนโลยีการขนส่งไฮไดรด์อินทรีย์แบบใหม่จะมอบสารประกอบที่มีค่าอย่างยิ่งให้แก่เรา”
ข้อมูลเพิ่มเติม: Yusuke Kinoshita และคณะ การถ่ายโอนไฮไดรด์อินทรีย์ที่เหนี่ยวนำด้วยแสงไปยัง CO2** โดยมีสารประกอบรูทีเนียมเป็นตัวกลางในฐานะแบบจำลองสำหรับคู่รีดอกซ์ NAD+/NADH ChemSusChem (2023) DOI: 10.1002/cssc.202300032

หากคุณพบข้อผิดพลาดในการพิมพ์ ความไม่ถูกต้อง หรือต้องการส่งคำขอแก้ไขเนื้อหาในหน้านี้ โปรดใช้แบบฟอร์มนี้ สำหรับคำถามทั่วไป โปรดใช้แบบฟอร์มติดต่อของเรา สำหรับข้อเสนอแนะทั่วไป โปรดใช้ส่วนแสดงความคิดเห็นสาธารณะด้านล่าง (โปรดปฏิบัติตามคำแนะนำ)
ความคิดเห็นของคุณมีความสำคัญต่อเรามาก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีข้อความจำนวนมาก เราจึงไม่สามารถรับประกันได้ว่าจะตอบกลับเป็นการส่วนตัว
ที่อยู่อีเมลของคุณจะใช้เพื่อแจ้งให้ผู้รับทราบว่าใครเป็นผู้ส่งอีเมลเท่านั้น ที่อยู่อีเมลของคุณและที่อยู่อีเมลของผู้รับจะไม่ถูกนำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นใด ข้อมูลที่คุณป้อนจะปรากฏในอีเมลของคุณและจะไม่ถูกจัดเก็บโดย Phys.org ในรูปแบบใดๆ ทั้งสิ้น
รับข่าวสารอัปเดตรายสัปดาห์และ/หรือรายวันทางอีเมลของคุณ คุณสามารถยกเลิกการสมัครรับข้อมูลได้ทุกเมื่อ และเราจะไม่เปิดเผยข้อมูลของคุณแก่บุคคลที่สาม
เราทำให้เนื้อหาของเราเข้าถึงได้สำหรับทุกคน โปรดพิจารณาให้การสนับสนุนภารกิจของ Science X ด้วยบัญชีพรีเมียม

หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติม โปรดส่งอีเมลมาหาฉัน
อีเมล:
info@pulisichem.cn
โทรศัพท์:
+86-533-3149598