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
Vuoden 2025 talousennusteet liian optimistisia – talousennustajapalkinto myönnettiin Suomen Pankille9.6.2026 13:15:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulu asetti Suomen talouden ennustajat paremmuusjärjestykseen. Vuoden 2025 tarkimman talousennustajan palkinnon sai Suomen Pankki Taloustutkijoiden 42. kesäseminaarissa Jyväskylässä.
Jyväskylän korkeakoulut ja Gradia rakentavat yhdessä Harvian kanssa uudenlaista osaamisen ja innovaatioiden ekosysteemiä9.6.2026 12:05:52 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopisto, Jamk, Gradia ja Harvia ovat allekirjoittaneet yhteistyösopimuksen, joka yhdistää koulutuksen, tutkimuksen ja yritysyhteistyön kansainvälisen kasvuyrityksen kehittämistarpeisiin. Kumppanuuden tavoitteena on synnyttää uusia ratkaisuja hyvinvoinnin, teknologian ja kestävän elämäntavan alueille sekä vahvistaa Keski-Suomen asemaa kansainvälisenä osaamisen ja innovaatioiden keskittymänä.
Nuoren oireilu kuormittaa myös vanhempia – yli 40 % kokee uupumusta9.6.2026 07:02:00 EEST | Tiedote
Suomalaisten nuorten mielenterveyden oireilu ja neuropsykiatriset piirteet ovat lisääntyneet huomattavasti. Kun nuori oireilee, huoli omasta lapsesta kuormittaa myös vanhemman jaksamista. Tuore tutkimus osoittaa, että nuoren oireilu kuormittaa merkittävästi myös heidän vanhempiaan, joista yli 40 prosenttia kokee vanhemmuuden uupumusta. Tutkimus nostaa esiin vanhempien tuen tarpeet ja toiveet sekä sosiaali- ja terveydenhuollon ammattilaisille että päättäjille.
Tutkimus: Vieraat koulukäytännöt vaikeuttavat maahanmuuttajaperheiden osallistumista8.6.2026 07:02:00 EEST | Tiedote
Maahanmuuttajavanhemmat haluavat tehdä yhteistyötä lastensa koulujen kanssa, mutta suomalaisten käytäntöjen vieraus, kulttuuriset odotukset ja kielimuuri voivat rajoittaa heidän osallistumistaan. Jyväskylän yliopiston uusi tutkimus kuvaa, miten nämä tekijät voivat heijastua kodin ja koulun väliseen yhteistyöhön.
Lack of familiarity with school culture can hinder cooperation between migrant families and Finnish schools8.6.2026 07:02:00 EEST | Press release
Migrant parents want to be involved in their children’s schooling in Finland, but unfamiliar school practices, cultural expectations, and language barriers may limit their participation. A new study from the University of Jyväskylä highlights how these factors affect home–school cooperation.
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