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
Tutkimus: Ikääntyneet joutuvat tekemään paljon työtä pysyäkseen mukana digipalveluissa1.10.2026 07:58:00 EEST | Tiedote
Julkisten digipalveluiden itsepalvelumallit eivät kohtele kaikkia käyttäjiä yhdenvertaisesti, osoittaa FM Laura Pajulan väitöskirja Jyväskylän yliopistosta. Erityisesti ikääntyneet kokevat palvelujen käytön vaikeaksi, kun viranomaisasiointi siirtyy yhä vahvemmin digitaalisen palveluiden varaan.
Molekyylisolmujen tutkija Fabien Cougnon professoriksi Jyväskylän yliopistoon1.10.2026 07:05:00 EEST | Tiedote
Miten molekyylit voidaan saada järjestäytymään solmuja, häkkejä tai spiraaleja muistuttaviksi monimutkaisiksi rakenteiksi? Tätä kysymystä tutkii Jyväskylän yliopiston kansainvälisesti tunnetun supramolekulaarisen kemian tutkimuksen uusi professori Fabien Cougnon. Hänen työnsä avaa uusia mahdollisuuksia muun muassa ympäristöteknologian, materiaalitutkimuksen ja biolääketieteen sovelluksille. Hän aloitti orgaanisen kemian ja supramolekyylikemian professorina kemian laitoksella 1.10.2026.
Ikääntyneiden toimintakyvyn ylläpitämisessä tärkeää on omaan kuntotasoon nähden sopiva liikunnan teho1.10.2026 07:00:00 EEST | Tiedote
Liikuntasuosituksista tutut reipas ja rasittava liikkuminen määritellään usein käyttämällä samoja intensiteetin raja-arvoja riippumatta yksilön kuntotasosta. Jyväskylän yliopiston tuore tutkimus nostaa esiin, että yleisten intensiteettirajojen käyttö tutkimuksissa voi vaikuttaa merkittävästi saatuihin tuloksiin. Väestötason seurantatutkimus osoittaa, että liikkuminen tukee ikääntyneiden toimintakykyä, kun sen intensiteetti on riittävä suhteessa yksilön kuntotasoon.
Hapettimet toivat helpotusta kalojen kiertovesikasvatuksen makuvirheongelmiin, mutta eivät vielä ratkaisua30.9.2026 10:00:00 EEST | Tiedote
Samu Petterssonin väitöskirjassa paneuduttiin kalojen kiertovesikasvatuksessa ilmenevään makuvirheongelmaan ja sen torjuntaan käyttämällä vahvoja hapettimia, kuten otsonia ja vetyperoksidia.
Vuoden Luontokuvat 2025 -valokuvanäyttely Jyväskylän yliopiston Luontomuseossa 9.10.2026–3.1.202730.9.2026 08:00:00 EEST | Tiedote
Palkitut luontokuvat saapuvat tänä syksynä Luontomuseoon jo 20. kertaa. Suomen Luonnonvalokuvaajat SLV ry:n tuottamassa kiertonäyttelyssä on esillä vuoden 2025 kilpailussa palkitut kuvat. Tervetuloa ihailemaan viime vuoden upeimpia luontokuvia odotettuun näyttelyyn!
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