تولید اتیلن با کمک ویتامین ث از احیای کربن دی اکسید

---

تاریخ انتشار روی سایت: 30 فروردین ماه 1403

تاریخ انتشار بر روی ژورنال: 25 خرداد ماه 1402

نویسندگان: Jongyoun Kim, Taemin Leeو Hyun Dong Jung, Minkyoung Kim, Jungsu Eo, Byeongjae Kang, Hyeonwoo Jung, Jaehyoung Park, Daewon Bae, Yujin Lee, Sojung Park, Wooyul Kim, Seoin Back, Youngu Lee & Dae-Hyun Nam

DOI: 10.1038/s41557-024-01495-z

نگارشگر خلاصه نامه: سید امیرحسین میرصدری

همچنان كه آلودگي هوا يكي از مسائل اصلي مورد بحث ميان دانشمندان است، جذب و تبديل كربن دي اكسيد از اهميت بسزايي برخودار است. تا به اينجا بسياري از جاذب ها و كاتاليست هاي انتخاب پذير كننده بسياري معرفي شده بود براي اين واكنش، اما در يك آزمايش بسيار جديد، گروهي از دانشمندان به اين نتيجه رسيدند كه اگر از آسكوربيك اسيد (ويتامين ث) استفاده كنند به نتايج خوبي دست پیدا خواهند کرد. اگر آسکوربیک اسید موجود در میوه را در نظر بگیریم و آن میوه را در یک سوله انبار میوه در نظر بگیریم، میتوانیم اتمسفری را ببینیم که مدام کربن دی اکسید آن رو به کاهش میگذارد و آن بخاطر این است که آسکوربیک اسید در محیط تبدیل به دی هیدرو آسکوربیک اسید میشود. بنابراین آسکوربیک اسید میتواند باعث نگه داشتن کربن دی اکسید نزدیک الکترود مس شود. برای این منظور که آسکوربیک اسید را در نزدیکی الکترود مس نگه داریم میبایست آن را با گرافن کواتوم دات که میتواند اتصالاتی با عامل های کربوکسیلیک اسید و هیدروکسید ایجاد کند، بستر نشانی کرد. بنابراین ابتدا بر روی الکترود مس گرافن کوانتوم دات نشانده و سپس آنرا با آسکوربیک اسید پوشاندند. بسیار مهم هست که این واکنش چطور پیش میرود، در واقع باید حد واسط کربونیلی را ایجاد و سپس آنرا به سوی دیمریزاسیون ببریم. این مسیر دیمر شدن به سادگی مکان پذیر نیست و به مسیر های انتخاب پذیر کاتالیزی نیازمند است تا به ترکیب اتیلن برسیم. در این میان اگر با الکترود مس خالی به پتانسیلهای بسیار منفی برویم، ترجیح واکنش به ایجاد گاز هیدروژن است و گاز هیدروژن بیشتری تولید میشود.

اما در حضور گرافن کوانتوم دات و آسکوربیک اسید این اتفاق نمی افتد و تولید اتیلن بیشتر میشود ( هر چند بازده آن کمتر میشود). بنابراین در پتانسیل پایین الکترود مس خالص 45 درصد اتیلن و 6 درصد کربونیل تولید شد در صورتی که با بالا رفتن پتانسیل، بازده فارادیی تا 17 درصد کاهش یافت و در عوض هیدروژن 37 درصد بیشتر تولید شد. الکترود دارای گرافن کوانتوم دات ولی بدون آسکوربیک اسید، انتخاب پذیری اتیلن بالاتر رفته و بازده فارادیی آن در پتانسیل های پایین به 62 درصد رسید و در پتانسیل های بالاتر هیدروژن تنها ده درصد تولید شد. این الکترود در حضور آسکوربیک اسید بدون گرافن کوانتوم دات، 17 درصد کربونیل بیشتری نسبت به حالت های قبلی تولید شده بود ولی این تولید کربونیل به دیمر شدن آن در پتانسیل های بالاتر منجر نمیشود تا به ترکیب اتیلن برسد. اما الکترود مس با گرفن کوانتوم دات و آسکوربیک اسید در پتانسیل های پایین 36 درصد کربونیل تولید کرد و هنگامی که پتانسیل بالاتر (منفی تر) شد، کربونیل از 36 درصد به 13 درصد کاهش یافت و اتیلن از 42 درصد به 62 درصد رسید!. این نشان میدهد که تولید اتیلن بسیار وابسته به تولید حد واسط کربونیل بر روی الکترود میباشد. در این مقاله به این نتیجه رسیدند که این حالت کامپوزیتی میتواند انتخابپذیری را بسیار بیشتر به سمت اتیلن ببرد تا این که متان تولید شود (الکترود مس تنها نسبت به متان انتخاب پذیرتر است) و عامل اصلی تاثیرگزار بر آن همان گرافن کوانتم دات است.