Το ρουθήνιο αποτελεί ένα πολύτιμο μέταλλο που χρησιμοποιείται σε καταλύτες για την επιτάχυνση χημικών αντιδράσεων σε πολλές βιομηχανικές διεργασίες, βελτιώνοντας την αποδοτικότητα και μειώνοντας την απαιτούμενη ενέργεια.
Ωστόσο, εξαιτίας της σπανιότητας και του υψηλού κόστους του, οι επιστήμονες αναζητούν τρόπους για την αποτελεσματικότερη αξιοποίησή του.
Μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση είναι η χρήση μεμονωμένων ατόμων ρουθηνίου αντί για μεγαλύτερα σωματίδια, επιτρέποντας σε περισσότερο μέταλλο να συμμετέχει στις αντιδράσεις. Η κύρια πρόκληση, ωστόσο, έγκειται στη διατήρηση μεγάλου αριθμού τέτοιων ατόμων διαχωρισμένων σε έναν ενιαίο καταλύτη.
Καινοτόμος μέθοδος για την αποφυγή συσσωμάτωσης
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Tohoku, σε συνεργασία με τα Πανεπιστήμια Tsukuba, Kyoto και Osaka, ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο παραγωγής καταλυτών μονού ατόμου ρουθηνίου, η οποία μετατρέπει με υψηλή εκλεκτικότητα το διοξείδιο του άνθρακα σε μυρμηκικό οξύ.
Για την επίτευξη υψηλής συγκέντρωσης χωρίς να συσσωματώνονται τα άτομα, η ομάδα σχεδίασε μόρια με πιο ευέλικτη δομή προκειμένου να υποδεχθούν καλύτερα το ρουθήνιο, θερμαίνοντάς τα στη συνέχεια για να σχηματίσουν ένα οργανωμένο, πορώδες ανθρακικό υλικό.
Με αυτόν τον τρόπο, πέτυχαν περιεκτικότητα σε ρουθήνιο έως 11% κατά βάρος, σε σύγκριση με το συνήθως χαμηλότερο 2% των συμβατικών μεθόδων.
Υψηλή απόδοση και μελλοντικές προοπτικές
Κατά τις δοκιμές μετατροπής του CO₂ σε μυρμηκικό οξύ, ο νέος καταλύτης πέτυχε εκλεκτικότητα άνω του 99%, διατηρώντας την υψηλή του απόδοση ακόμα και έπειτα από επαναλαμβανόμενη χρήση, χωρίς ση φθορά ή συσσωμάτωση των ατόμων του μετάλλου.
Η τεχνολογία αυτή ανοίγει τον δρόμο για την ανάπτυξη αποδοτικότερων καταλυτών με περιορισμένους πόρους, ενώ η ερευνητική ομάδα σκοπεύει να εξετάσει την εφαρμογή της και σε άλλα πολύτιμα μέταλλα, όπως ο λευκόχρυσος, το παλλάδιο και το ιρίδιο.