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
Elintavat ja -olot voivat vauhdittaa biologista vanhenemista jo varhaisaikuisuudessa24.9.2026 07:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston liikuntatieteellisen tiedekunnan tutkijat havaitsivat, että biologinen vanheneminen voi kiihtyä jo varhaisaikuisuudessa. Vanhenemista voivat vauhdittaa elintapojen lisäksi elinympäristöön liittyvät tekijät. Tutkimuksessa lapsuuden ja nuoruuden elintapa- ja ympäristöaltisteet selittivät noin 28 prosenttia biologisen iän vaihtelusta 22-vuotiaana.
Euroopan vanhat metsät puntarissa Brysselissä: Tutkijat ja EU-päättäjät saman pöydän ääressä keskustelemassa23.9.2026 07:05:00 EEST | Tiedote
Miten Euroopan jäljellä olevat vanhat metsät tunnistetaan ja miten niiden suojelu voidaan varmistaa? Tervetuloa seuraamaan etänä 29.9.2026 järjestettävää tilaisuutta, jossa pohjoismaiset ja baltialaiset tutkijat esittelevät uuden tutkimukseen perustuvan viitekehyksen vanhojen metsien tunnistamiseen Pohjois-Euroopassa. Tilaisuudessa tarkastellaan myös Euroopan unionin mahdollisuuksia varmistaa, että jäsenmaat toteuttavat unionin biodiversiteettitavoitteita yhdenmukaisesti ja tieteelliseen näyttöön perustuen.
Jyväskylän yliopisto kutsuu keskisuomalaiset mukaan laajaan terveystutkimukseen23.9.2026 07:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopisto on käynnistänyt laajan tutkimuksen, jossa kerätään tietoa keskisuomalaisten elämäntavoista. Kutsu kyselytutkimukseen lähetetään kaikille Keski-Suomen Biopankkiin näytteen ja yhteydenottoluvan antaneille henkilöille syksyn aikana. Tutkimukseen voi edelleen tulla mukaan antamalla biopankkinäytteen syksyn aikana. Erityisesti tutkimukseen toivotaan mukaan lisää työikäisiä ja nuoria aikuisia.
Nuoret aikuiset jakavat väärää tietoa sosiaalisista syistä, eivät tietämättömyydestä22.9.2026 12:03:58 EEST | Tiedote
Nuoret aikuiset jakavat sosiaalisen median väärää tietoa ennen kaikkea siksi, että se palvelee heidän sosiaalisia tarpeitaan – eivät sen takia, että he eivät osaisi käyttää mediaa. Tämä selviää Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulun professori Vilma Luoma-ahon ja Oklahoman yliopiston apulaisprofessori Xiaochen Zhangin tuoreesta kansainvälisestä tutkimuksesta, joka julkaistiin arvostetussa Information, Communication & Society -tiedelehdessä.
Viisi vinkkiä Tutkijoiden yön ohjelmasta – näitä ei kannata ohittaa!22.9.2026 10:49:34 EEST | Tiedote
Tutkijoiden yö palaa Jyväskylään jälleen perjantaina 25.9.2026 ja mukana on yliopiston lisäksi myös Jyväskylän ammattikorkeakoulu Jamk. Luvassa on monipuolista ja opettavaista tekemistä kaikenikäisille tiedonjanoisille.
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