TWOJA PRZEGLĄDARKA JEST NIEAKTUALNA.
Wykryliśmy, że używasz nieaktualnej przeglądarki, przez co nasz serwis może dla Ciebie działać niepoprawnie. Zalecamy aktualizację lub przejście na inną przeglądarkę.
W prestiżowym czasopiśmie „Science” ukazał się artykuł poświęcony nowo opracowanemu katalizatorowi, stworzonemu z molibdenu oraz cukru. Przygotował go zespół naukowców z Northwestern University w USA, z którym współpracuje dr inż. Filip Formalik z Wydziału Chemicznego PWr.
Publikacja „An active, stable cubic molybdenum carbide catalyst for the high-temperature reverse water-gas shift reaction (Aktywny i stabilny katalizator z węglikiem molibdenu do wysokotemperaturowej odwrotnej konwersji tlenku węgla)” opisuje nowo opracowany katalizator. Powstał on z taniego i łatwo dostępnego molibdenu oraz zwykłego cukru i ma zdolność przekształcania dwutlenku węgla (CO2) w tlenek węgla (CO), który stanowi kluczowy surowiec w produkcji różnorodnych chemikaliów.
Opracowały go wspólnie zespoły prof. Omara K. Farha i prof. Randalla Q. Snurra z Northwestern University, z którymi współpracuje dr inż. Filip Formalik z Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocławskiej. Wyniki prac zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie „Science”.
Prof. Omar K. Farha to ceniony chemik, znany z pracy nad projektowaniem i syntezą nowych materiałów porowatych na potrzeby wychwytywania, separacji oraz przechowywania cząsteczek. Natomiast prof. Randall Q. Snurr prowadzi zaawansowane badania nad projektowaniem materiałów na poziomie molekularnym, w szczególności struktur typu metal-organic frameworks (MOF) i innych porowatych ciał stałych. Specjalizuje się w modelowaniu molekularnym oraz i rozwoju modeli uczenia maszynowego.
Przełomowe badania
Dr Filip Formalik przebywa obecnie na stażu podoktorskim w Northwestern University w USA, w grupie prof. Randall Q. Snurra. Trafił tam dzięki Stypendium im. Bekkera przyznawanego przez Narodową Agencję Wymiany Akademickiej.
Na miejscu zajmuje się tematem projektowania i wykorzystania materiałów w zastosowaniach związanych ze zrównoważonym rozwojem, czyli np. wychwytywaniem wody atmosferycznej (tzw. water harvesting), wychwytywaniem CO2 czy chłodzeniem adsorpcyjnym.
– Postępy w technologiach wychwytywania węgla umożliwiają coraz efektywniejsze odzyskiwanie CO2 z atmosfery, co ma kluczowe znaczenie w kontekście globalnego kryzysu klimatycznego – wyjaśnia nasz naukowiec z W3. – Jednak nawet całkowite zatrzymanie antropogenicznej emisji CO2 nie rozwiąże problemu nadmiaru tego gazu w atmosferze – dodaje.
– Chociaż nasze badanie nie jest pierwszym, które proponuje przekształcanie CO2 w inne produkty, to wyróżnia się wykorzystaniem katalizatora, który jest nie tylko przystępny cenowo i stabilny, ale także łatwy w produkcji i skalowalny – tłumaczy dr Filip Formalik.
Powodem jego skuteczności jest użycie przez autorów pracy karbidu molibdenu – wyjątkowo twardego materiału ceramicznego, który stanowi tańszą alternatywę dla drogich metali takich jak platyna czy pallad. – To przełomowe badanie otwiera drogę do rozwiązywania problemów związanych ze środowiskiem: wykorzystuje nadmiar dwutlenku węgla i przekształca go w cenny tlenek węgla, który może być dalej wykorzystany do produkcji m.in. zrównoważonych paliw – mówi dr Formalik. – Jest to krok milowy w dążeniu do bardziej zielonej i zrównoważonej przyszłości.
Pracując w grupie prof. Snurra badacz z Politechniki Wrocławskiej zajął się uzupełnieniem badań eksperymentalnych poprzez wyznaczenie mechanizmu reakcji z użyciem teorii funkcjonału gęstości (DFT).
– Badania te są bardzo istotne, ponieważ pomagają optymalizować proces projektowania katalizatorów poprzez przewidywanie, jak różne oddziaływania na poziomie molekularnym na powierzchni katalizatora wpływają na proces konwersji – objaśnia dr Formalik. – Dzięki identyfikacji korzystnych energetycznie ścieżek i warunków, w których katalizator działa najbardziej efektywnie, DFT umożliwia nam lepsze zrozumienie jego podstawowych właściwości, możliwych do wykorzystania przy projektowanie nowych materiałów.
Materiały porowate na ratunek światu
Na co dzień dr inż. Filip Formalik pracuje w Katedrze Inżynierii Bioprocesowej, Mikro i Nanoinżynierii Wydziału Chemicznego PWr, gdzie zajmuje się analizą podstawowych właściwości i potencjalnych zastosowań nowoczesnych materiałów porowatych.
Mogą one być wykorzystywane do rozwiązywania istotnych problemów współczesnego społeczeństwa, takich jak wychwytywanie dwutlenku węgla, magazynowanie energii, pozyskiwanie wody z atmosfery w regionach o niskiej wilgotności, procesy separacyjne i katalityczne oraz zrównoważone metody chłodzenia.
– W swojej pracy stosuję metody modelowania molekularnego w różnych skalach, co umożliwia dogłębne zrozumienie podstawowych właściwości chemicznych i fizycznych materiałów na poziomie molekularnym – mówi dr Formalik. – To z kolei umożliwia wykonanie wysokoprzepustowych badań przesiewowych pod kątem wielu zastosowań.
Obydwa te aspekty są kluczowe dla zrozumienia i projektowania nowych materiałów, umożliwiając efektywniejsze i bardziej ukierunkowane podejście w rozwiązywaniu problemów związanych ze środowiskiem i klimatem.
Podkreśla, że dotychczasowe osiągnięcia zawdzięcza w dużej mierze promotorom swojego doktoratu: prof. Bogdanowi Kuchcie i prof. Lucynie Firlej z Wydziału Chemicznego.
– Ich autorytet i wsparcie odegrały kluczową rolę w moim rozwoju naukowym. Zawsze zachęcali mnie do nawiązywania kontaktów z grupami badawczymi z całego świata, co pozwoliło mi na uczestnictwo w międzynarodowej wymianie wiedzy i doświadczeń – mówi badacz z W3. – Ta otwartość i współpraca znacząco wzbogaciły moje badania, otwierając nowe perspektywy i możliwości w mojej karierze naukowej.
