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.
Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde
Het Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde is hét Nederlandstalige vakblad voor natuurkundigen, vol nieuws uit de natuurkunde. Een greep uit de onderwerpen: onderzoek aan de frontlinie, natuurkunde en kunst, onderwijs, bijzondere loopbanen, interviews met prominente wetenschappers en een kijkje in de keuken bij bedrijven. Jaarlijks verschijnt vlak voor de zomer een extra dik themanummer. Leden van de NNV ontvangen het tijdschrift maandelijks.
Speciale editie Beestachtige fysica
Beestachtige fysica is de naam van onze speciale editie van 2023. De mens, biologisch gezien ook een dier, heeft enkele bijzondere eigenschappen. Een opponeerbare duim, die het gebruik van gereedschappen makkelijker maakt, rechtop lopen en de ontwikkeling van spraak. Het stelt ons in staat elk werelddeel te bevolken. Toch hebben (andere) dieren eigenschappen waar wij alleen van kunnen dromen. Wat denk je van dieren die kunnen vliegen of het aardmagnetisch veld kunnen detecteren? We zetten dieren in voor ons eigen bestwil en putten inspiratie uit de natuur voor de ontwikkeling van nieuwe materialen, maar laat je in dit nummer vooral ook verwonderen over de veelzijdige fysica die het dierenleven rijk is.
Het themanummer Beestachtige fysica is los te bestellen door een mailtje te sturen aan het NNV-bureau (bureau@nnv.nl), vergeet niet om een verzendadres te vermelden. Het nummer kost 10 euro, inclusief btw en verzendkosten (voor verzenden naar het buitenland rekenen we extra kosten).