Väitös: Supertietokoneilla suunnitellaan katalyyttejä hiilidioksidin hyötykäyttöön ja kierrätykseen (Lempelto)
Katalyytit ovat vastuussa monien nykyisten kemiallisten prosessien toimivuudesta, mahdollistaen esimerkiksi polymeerien, lannoitteiden sekä kemian- ja lääketeollisuuden lähtöaineiden valmistamisen puhtaasti ja energiatehokkaasti. Nyt niistä etsitään ratkaisuja kestävän tulevaisuuden haasteisiin ja ilmastonmuutoksen hidastamiseen. Aku Lempelto tutki kemian alan väitöskirjassaan hiilidioksidin muuntamiseen metanoliksi sopivia kuparipohjaisia katalyyttejä. Hän käytti työssään hyväkseen kvanttimekaniikkaan perustuvia laskennallisia mallinnusmenetelmiä.
Ilmakehästä tai teollisuuden kaasupäästöistä kerätty hiilidioksidi voidaan yhdessä vedyn kanssa muuntaa metanoliksi tai muunlaisiksi hiilipohjaisiksi tuotteiksi käyttäen esimerkiksi heterogeenisiä metalli‒metallioksidikatalyyttejä. Jos prosessiin käytetty energia tuotetaan uusiutuvista lähteistä, luodaan käytännössä hiilinegatiivinen tapa kierrättää haitalliset päästöt hyödyllisiksi kemikaaleiksi ja polttoaineiksi.
Aku Lempelto tarkasteli Jyväskylän yliopiston väitöskirjatyössään metanolin tuotantoon soveltuvia kupari–sinkki–zirkoniakatalyyttejä. Katalyyttejä tutkittiin kvanttikemiaan perustuvilla laskennallisilla malleilla yhdistettynä ne termodynaamiseen ja kineettiseen matemaattiseen tarkasteluun.
- Väitöstutkimusta tehtiin yhteistyössä Aalto-yliopiston katalyysin tutkimusryhmän kanssa. Laskennallisia malleja sovellettiin atomikerroskasvatuksella valmistettujen todellisten katalyyttien karakterisointiin, selventää Aku Lempelto Jyväskylän yliopistosta.
Katse sinne, missä katalyytti ja kantaja kohtaavat
Nykytiedon valossa katalyytin aktiivisuuden katsotaan syntyvän aktiivisista kohdista metallin ja kantajamateriaalin välisellä rajapinnalla. Väitöstyössä tarkasteltiin rajapinnan muodon ja sinkkipromoottorin rooleja hiilidioksidin aktivoinnissa ja metanolin syntymisessä.
- Tuloksemme osoittavat, kuinka sinkkikeskukset pystyvät valikoivasti stabiloimaan rajapintaan kiinnittyviä reaktiovälituotteita ja siten vaikuttamaan reaktiomekanismiin ja mahdollisesti prosessissa vapautuvien sivutuotteiden määrään, kertoo Lempelto.
Mallinnukseen yhdistetty termodynaaminen tarkastelu ehdottaa zirkoniaan kiinnittyneiden sinkkidioksidipartikkeleiden pysyvän hapettuneessa muodossa myös hyvin pelkistävissä reaktio-olosuhteissa. Se myös viittaa sinkkipromoottorin kykyyn vastustaa kasaantumista zirkoniapinnalla ja metalli–oksidi rajapinnalla.
- Tulokset siis tarjoavat aiempaa tarkemman atomitason näkymän systeemin koostumukseen ja toimintaan realistisissa olosuhteissa. Lisäksi ne toimivat perustana entistä aktiivisempien katalyyttirakenteiden valmistamiseksi, sanoo Lempelto.
Tutkimus on osa Suomen akatemian rahoittamaa Hiili hyödyksi—C1 Value hanketta. Lisäksi väitöstyötä on tukenut Vilho, Yrjö ja Kalle Väisälän rahasto. Tiheysfunktionaaliteoriaan pohjautuvat laskut suoritettiin Tieteen tietotekniikan keskus CSC:n supertietokoneilla.
FM Aku Lempellon väitöskirjan "Computational modelling of carbon dioxide reduction to methanol on heterogeneous zirconia-supported copper catalysts” tarkastustilaisuus pidetään 8.11.2024 klo: 12:00 fysiikan laitosrakennuksen luentosalissa FYS1. Vastaväittäjänä toimii tutkimusjohtaja tohtori Carine Michel (CNRS, Ranska) ja kustoksena professori Karoliina Honkala (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Väitöskirja on julkaistu osana Jyväskylän yliopiston JYU Dissertations -sarjaa ja on saatavilla verkossa osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-86-0360-3
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Vieraileva tutkija Aku Lempelto, aku.p.lempelto@jyu.fi
Elina LeskinenViestinnän asiantuntija
Puh:+358 50 461 7880elina.leskinen@jyu.fiKuvat
Jyväskylän keskustassa sijaitsevan yliopiston kauniilla puistokampuksella sykkii monitieteinen ja moderni tiedeyliopisto – ihmisläheinen ja dynaaminen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomisen kysymyksiin. Jyväskylän yliopisto on ollut tulevaisuuden palveluksessa jo vuodesta 1863, jolloin suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa täältä. Voimanlähteenämme on moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi. www.jyu.fi
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Jyväskylän yliopisto
Suuri linturetki -tempaus 7.4. saa koululaiset liikkeelle Helsingistä Sodankylään4.4.2025 08:00:00 EEST | Tiedote
Linnut ja luonto kiinnostavat suomalaisia. Peruskoululaisten Suuri linturetki -tempaukseen on ilmoittautunut lähes 4 000 osallistujaa 76 paikkakunnalta.
Läpimurto virustutkimuksessa: Virus-RNA:n havaitseminen entistä herkemmin4.4.2025 07:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston nanotiedekeskuksen (NSC) tutkijat ovat tehneet merkittävän edistysaskeleen enteroviruksen RNA:n havaitsemisessa kehittämällä uudenlaisen suhteelliseen fluoresenssiin perustuvan anturin, joka tunnistaa enteroviruksen perimän entistä herkemmin. Tutkimus myös vahvistaa tieteidenvälisen yhteistyön merkitystä maailmanlaajuisten terveyshaasteiden ratkaisemisessa.
Kilpailtu rahoitus tuo Jyväskylään viisi nuorta huippututkijaa3.4.2025 14:44:48 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopistoon myönnettiin huikeat viisi tutkimushankerahoitusta EU:n Marie Skłodowska-Curie -hausta. Rahoitus mahdollistaa kansainvälisten huippututkijoiden siirtymisen Jyväskylän yliopistoon.
Sosiaalihuollon priorisoinnille tarvitaan selkeitä eettisiä periaatteita – uusi kirja opastaa alan ammattilaisia ja päättäjiä3.4.2025 12:00:00 EEST | Tiedote
Miten sosiaalihuollossa tulisi päättää, kenelle apua tarjotaan ensimmäisenä? Mihin rajalliset resurssit kohdennetaan oikeudenmukaisesti? Sosiaali- ja terveydenhuollon palveluissa tehdään päivittäin vaikeita päätöksiä. Uudessa kirjassaan Sosiaalihuollon priorisoinnin mallit ja etiikka yliopistonlehtori Petteri Niemi ja sosiaalityöntekijä Riikka Niemi tarjoavat päättäjille ja sosiaalihuollon ammattilaisille työkaluja oikeudenmukaiseen ja perusteluun priorisointiin.
Väitöstutkimuksen mukaan humanitaarisen avun kestävyys edellyttää paikallisten organisaatioiden vahvistamista2.4.2025 08:01:00 EEST | Tiedote
Humanitaarisen avun lokalisaation tavoitteena on vahvistaa paikallisia organisaatioita, ja siirtää heille avustustoimien resurssit ja johtajuus. Samalla lokalisaatio edistää avun pitkän aikavälin kestävyyttä. Usein julkilausutut lokalisaatiotavoitteet eivät kuitenkaan toteutudu, kun ulkopuoliset kansainväliset toimijat jatkavat lokalisaation johtamista. Väitöskirjatutkimuksessaan Abdul Kadir Khan tarkastelee tätä dynamiikkaa analysoiden kriittisesti Bangladeshin Cox’s Bazarissa rohingya-avustustyöhön osallistuvien organisaatioiden näkökulmia.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme