Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde

Koperclusters als modelkatalysator

NTvN 90-03

Het maartnummer is uit!

Helderheid over (de toekomst van) de Hyperloop

Ergens tussen de dromen van futuristisch vervoer en de harde realiteit van natuurkundige wetten bevindt zich de Hyperloop. Lees er alles over in een artikel in het maartnummer.

Vorige Volgende

Artikel

Koperclusters als modelkatalysator

Gepubliceerd: 1 December 2023 13:00

Om de klimaatopwarming te beteugelen moet de atmosferische concentratie van kooldioxide (CO2) omlaag, zo veel is iedereen nu wel duidelijk. “Hoe kunnen we CO2 binden?” werd een dringende vraag. Helaas ligt het antwoord niet voor de hand, omdat CO2 chemisch vrijwel inert is. Een katalysator kan dit probleem verhelpen. Ik heb op moleculair niveau bestudeerd hoe koperclusters – dit zijn moleculen bestaande uit een telbare hoeveelheid koperatomen – als katalysator reageren met CO2 en H2 (waterstof) om inzicht te verkrijgen in het proces op de oppervlakte van deze katalysator voor industriële methanolproductie. Met de verkregen kennis kunnen verdere stappen gezet worden om een betere katalysator voor duurzame omzetting van CO2 te ontwerpen.

Auteur: Olga Lushchikova.

Katalysator voor methanol
Een van de mogelijkheden is CO2 door middel van een katalysator met H2 om te zetten in methanol, dat vervolgens kan worden gebruikt als brandstof of als grondstof voor andere chemicaliën. Industrieel wordt hiervoor een Cu/ZnO/Al2O3-katalysator gebruikt. Deze reactie vereist een hoge temperatuur en een hoge druk (500 K, 50 - 100 bar) wat meer CO2 produceert dan wordt omgezet tenzij alle energie uit hernieuwbare bronnen komt [1].
Momenteel wordt aangenomen dat er vijf reactiepaden (figuur 1) mogelijk zijn voor de methanolproductie uit CO2 [2]. Experimenteel is nog niet aangetoond welke daarvan het belangrijkst is en veel studies suggereren dat het reactiepad afhankelijk is van de katalysator. Kennis van de elementaire stappen van CO2-hydrogenatie op moleculair niveau is daarom essentieel voor het ontwerp van stabielere en efficiëntere katalysatoren.

Lees het volledige artikel in het decembernummer van het NTvN of klik hier.