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
Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulun uusi yritysten ympäristöjohtamisen professori Tiina Onkila: ”Haluan edistää tutkimuksellani yritysten kestävyysmurrosta ja liiketoiminnan muutosta”22.4.2026 11:12:08 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulussa viime lokakuussa yritysten ympäristöjohtamisen professorina aloittanut Tiina Onkila keskittyy tutkimuksessaan tuottamaan tietoa ja ymmärrystä yritysten kestävyysmurroksen edistämiseksi. Yhteiskunnallista vaikuttavuustyötä hän on tehnyt muun muassa ympäristöministeriön alaisen Suomen Luontopaneelin jäsenenä vuodesta 2022 alkaen.
Konnevedellä vietetään uutta koko perheen Luontopäivää 25.4.202621.4.2026 10:00:00 EEST | Tiedote
Konnevedellä järjestetään lauantaina 25.4.2026 klo 10–14 ensimmäistä kertaa koko perheen Luontopäivä, joka kutsuu kaikenikäiset viettämään elämyksellistä kevätpäivää luonnon, tieteen ja yhdessä tekemisen pariin. Maksuton tapahtuma levittäytyy useisiin kohteisiin Konnevedellä ja tarjoaa monipuolista ohjelmaa perheille ja luonnosta kiinnostuneille.
Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulun uusi johtamisen professori Marjo Siltaoja tutkii vastuullisuuden, kestävyyden ja sosiaalisen pääoman kysymyksiä20.4.2026 11:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulussa viime syksynä johtamisen professorina aloittanut KTT Marjo Siltaoja keskittyy tutkimuksessaan vastuullisuuden, kestävyyden ja sosiaalisen pääoman teemoihin. Kansainvälisesti verkostoitunut tutkija on myös opettanut koko työuransa ajan.
Monitieteisen aivotutkimuksen professori Tiina Parviainen näkee aivot avaimena oppimiseen ja hyvinvointiin17.4.2026 08:31:48 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston monitieteisen aivotutkimuksen professori Tiina Parviainen tarkastelee tutkimuksissaan niin lapsen aivojen ainutlaatuista kehitystä kuin sitä, miten kehon fysiologiset signaalit muovaavat kokemuksia ja mielen hyvinvointia.
Jyväskylän yliopisto uudistaa opettajankoulutusta – Suomen ensimmäisenä opettajankoulutuksen työelämäprofessorina aloittaa KT Olli Luukkainen16.4.2026 07:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopisto on perustanut Suomen ensimmäisen opettajankoulutuksen työelämäprofessuurin. Tehtävään 15.4.2026 alkaen kutsutun KT, kouluneuvos Olli Luukkaisen tavoitteena on tulevaisuuden opettajuuden ja opettajankoulutuksen suuntaaminen ja yhteiskehittäminen. Erityiskohteena on uusien opettajien työuran alkuvaihe. ”Opettajan työn muuttuminen vaatii muutosta myös opettajankoulutuksessa”, sanoo vuosikymmeniä opetuksen kentällä eri tehtävissä vaikuttanut Luukkainen.
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