Хиляди пропуснати стъпки: нов модел показва пътя от CO2 до метанол
Изследователи в Индия разшириха реакционната мрежа на меден катализатор от 152 на 9389 стъпки. Едва така моделът предсказва правилните основни продукти.
Символна снимка · Снимка: Sayantan Mondal / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0 (изрязана и мащабирана)
Превръщането на въглероден диоксид с водород в метанол се смята за път към по-щадящи климата горива и суровини. Как точно протича реакцията върху меден катализатор обаче не беше напълно изяснено. Екип от Индийския научен институт в Бенгалуру съчета квантовомеханични симулации с машинно обучение. В работата участваха и изследователският център на петролната компания Hindustan Petroleum и сингапурската научна агенция A*STAR. Проучването е публикувано в „Nature Communications“.
Изходният модел със 152 реакции грешал: той предсказвал мравчена киселина като основен продукт и подценявал колко CO2 се превръща. Разширен до 9389 реакции със 105 вещества на повърхността, той изчислил около 40 пъти по-голямо превръщане и правилно посочил метанола и въглеродния оксид като основни продукти. Как да сме сигурни, че мрежата не е пропуснала точно решаващата стъпка, попита първият автор Ананд М. Варма.
Изненадващ се оказал един детайл: в няколко стъпки водородът се пренася като цяла молекула, а не като отделни атоми – особено при междинни продукти, съдържащи кислород. Затова катализатори, които взаимодействат по-силно с водородните молекули, биха могли да дават повече метанол, заключават авторите. Според тях методът може да се приложи и за превръщането на азот или за разлагането на вода.