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
Rehtori Jari Ojala: Yliopistot kovien ulkoisten paineiden kourissa2.9.2026 14:05:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston lukuvuoden 2026-2027 avajaiset 2.9.2026 Rehtori Jari Ojalan avajaispuhe (Vapaa julkaistavaksi 2.9. klo 14)
Kuinka paljon avohakkuita luonto kestää? Tutkimus määrittää boreaalisten metsälintujen ekologisen rajan2.9.2026 07:05:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston johtama tutkimus on ensimmäistä kertaa määrittänyt raja-arvon avohakkuiden ekologisesti kestävälle määrälle boreaalisissa metsissä. Tutkimuksen mukaan vanhojen metsien lintulajit tarvitsevat säilyäkseen joko pidemmän, noin 90 vuoden kiertoajan metsätaloudessa tai sen, että noin 20 prosenttia metsistä jätetään kokonaan avohakkuiden ulkopuolelle. Tulokset tarjoavat konkreettisen tavoitteen metsien ekologisesti kestävälle käytölle.
Susanna Huovinen on valittu Jyväskylän yliopiston vuoden alumniksi 20261.9.2026 18:00:00 EEST | Tiedote
Susanna Huovinen on valmistunut yhteiskuntatieteiden maisteriksi vuonna 1998 pääaineenaan yhteiskuntapolitiikka.
Suomessa kehitetty hoitomalli vähensi huomattavasti psykiatrisen sairaalahoidon tarvetta Britanniassa31.8.2026 08:31:45 EEST | Tiedote
Suomessa kehitetty avoimen dialogin hoitomalli vähensi psykiatrisen sairaalahoidon ja erikoissairaanhoitoon palaamisen tarvetta Isossa-Britanniassa toteutetussa ODDESSI-tutkimuksessa. Avoimen dialogin ryhmässä sairaalahoitoon joutui 21 prosenttia osallistujista, kun tavanomaisen hoidon ryhmässä osuus oli 44 prosenttia. Alan johtavassa The Lancet Psychiatry -lehdessä julkaistun tutkimuksen mukaan avoimen dialogin mukaista hoitoa saaneet arvioivat kahden vuoden seurannassa myös toipumisensa, elämänlaatunsa ja tyytyväisyytensä palveluihin paremmiksi kuin tavanomaista hoitoa saaneet. Tutkimuksen ennalta määritellyssä ensisijaisessa päätetapahtumassa, oireiden uusiutumiseen kuluneessa ajassa, ei kuitenkaan havaittu eroa ryhmien välillä.
Jyväskylän yliopisto on mukana merkittävässä EU Horizon Twinning -hankkeessa – tavoitteena rakentaa entisen Jugoslavian perinnön ympärille kansainvälinen osaamiskeskittymä.28.8.2026 10:00:00 EEST | Uutinen
Euroopan komissio on myöntänyt 1,5 miljoonan euron rahoituksen Jyväskylän yliopiston, Erfurtin yliopiston, Suomalaisen Kirjallisuuden Seuran ja slovenialaisen Institute IRRIS:in yhteiselle BORDER ECHOES -hankkeelle. Suomalaisten partnerien tehtävänä on tukea Sloveniassa tehtävää pioneerityötä muistitiedon tallentamiseen ja jatkokäyttöön liittyen. Rahoituksesta kolmannes suuntautuu hankkeen suomalaisille partnereille.
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