Väitös: Supertietokoneilla suunnitellaan katalyyttejä hiilidioksidin hyötykäyttöön ja kierrätykseen (Lempelto)
4.11.2024 07:00:00 EET | Jyväskylän yliopisto | Tiedote
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
”Tasa-arvon esteenä on haluttomuus asettua toisen ihmisen asemaan” – Katariina Räikkönen vastaanotti Minna Canth -tasa-arvotunnustuksen20.3.2026 13:33:46 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopiston opettajankoulutuslaitos on myöntänyt vuoden 2026 Minna Canth -tasa-arvotunnustuksen ihmisoikeusaktivisti, vaikuttaja Katariina Räikköselle. Tunnustus jaettiin Minna Canthin päivänä 19.3. järjestetyssä tilaisuudessa Jyväskylän yliopiston Ruusupuistossa.
EduJyväskylän uusi sosiaali- ja terveysalan johtamisen työelämäprofessori Risto Miettunen: ”Sosiaali- ja terveyspalveluita tulee kehittää kokonaisuutena”20.3.2026 09:00:00 EET | Tiedote
LT, sairaalaneuvos Risto Miettunen on aloittanut sosiaali- ja terveysalan johtamisen työelämäprofessorina EduJyväskylässä 16.3.2026. Uusi työelämäprofessori keskittyy tehtävässään ennen kaikkea hyvinvointialueiden rakenteiden, toimintamallien ja johtamisen kehittämiseen. Kolmivuotinen työelämäprofessuuri toteutetaan tiiviissä yhteistyössä EduJyväskylä-verkoston toimijoiden, Jyväskylän yliopiston, Jyväskylän ammattikorkeakoulun ja Jyväskylän koulutuskuntayhtymä Gradian kanssa.
Miksi joidenkin kanssa synkkaa heti ja toisten kanssa ei? Uusi tutkimus selvittää, mitä kehossamme tapahtuu kohtaamisissa19.3.2026 12:40:02 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopistossa on käynnistynyt Suomen Akatemian rahoittama tutkimus, jossa selvitetään, miten ihmisten kehot virittyvät – tai eivät virity – samalle aaltopituudelle vuorovaikutustilanteissa. Tutkimukseen etsitään nyt vapaaehtoisia aikuisia.
Maksuton koulutus tukee korkeakoulutettuja maahanmuuttajia kohti opintoja ja työuraa – tervetuloa hakuinfoon 10.4.2026!19.3.2026 08:00:00 EET | Tiedote
JYU.INTEGRA-koulutus on maksuton suomen kielen koulutus. Koulutus on tarkoitettu korkeakoulutetuille ja korkeakoulukelpoisille maahanmuuttaneille, joiden tavoitteena on jatkaa keskeytyneitä opintojaan tai täydentää jo opiskelemaansa tutkintoa korkeakoulussa.
Liikunnallinen elämäntapa parantaa työkykyä. Vaikutus yltää kouluiästä työuran loppuun18.3.2026 07:00:00 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopistossa tehty tutkimus osoittaa, että säännöllinen vapaa-ajan fyysinen aktiivisuus nuoruudesta alkaen ehkäisee työkyvyn alenemaa työuran lopussa. Tulos on yhteiskunnallisesti merkityksellinen, sillä alentuneesta työkyvystä johtuva tuottavuuden lasku maksaa vuosittain miljardeja.Kansantalouden näkökulmasta yhteiskuntien kannattaa ennen kaikkea panostaa lasten ja nuorten liikuntaan, sanoo tutkijatohtori Perttu Laakso.
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