CAS: Sustainable Carboxylation with Carbon Dioxide at Tailored Heterogeneous Electrocatalysts

CAS:在定制的多相电催化剂上用二氧化碳进行可持续羧化

基本信息

  • 批准号:
    1955628
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-08-01 至 2022-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Chemical manufacturing in the United States is source of economic benefits, though it can also be a contributor to environmental pollution. The project is conceived with the goal of developing new methods of chemical manufacturing that optimize the benefits and minimize the problems. The Chemical Catalysis program in the Division of Chemistry is funding work by Professor Karthish Manthiram at the Massachusetts Institute of Technology to develop methods of making polymers (plastics) using carbon dioxide, simple carbon-containing molecules, water, and electricity. The new process may provide a highly sustainable route to “carbon-negative plastics.” Key to this this project is the use of metal catalysts that can add carbon dioxide to molecules made of hydrogen and carbon. In parallel with the laboratory research, a new outreach program targeted at middle school girls is being developed. This program teaches chemical principles surrounding renewable energy for chemical manufacturing. These efforts promote the involvement of women and underrepresented minorities in research and STEM fields of study.Electrochemical carboxylation can enable the sustainable synthesis of a wide variety of valuable carboxylic acids from carbon dioxide and renewable electricity with net-negative greenhouse gas emissions. Acrylic acid is a large-volume commodity chemical whose sustainable synthesis is highly sought. With the support of the Chemical Catalysis Program in the Division of Chemistry, Professor Karthish Manthiram is leading a project to develop electrochemical carboxylation as a key driver for a novel synthetic route to sustainably produce acrylic acid from carbon dioxide and ethylene. To activate ethylene for carboxylation, it is necessary to halogenate it, which can be done at ambient or near-ambient conditions. This reaction leads to a variety of halogenated-intermediates. This project is focused on studying how to electrocatalytically carboxylate these halogenated ethylene derivatives by developing silver-based catalysts. The Manthiram Lab at MIT is developing an outreach program that conveys how knowledge of chemistry can be used to understand global warming and solve problems in chemical synthesis. The program is targeted at middle school girls, helping to improve representation of women and underrepresented minorities in science.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
美国的化学制造是经济效益的来源,但也可能造成环境污染。该项目的目标是开发新的化学制造方法,以优化效益并最大限度地减少问题。化学系正在资助麻省理工学院 Karthish Manthiram 教授的研究工作,开发利用二氧化碳、简单的含碳分子、水和电制造聚合物(塑料)的方法,这种新工艺可能会提供一种高度可持续的方法。路线到“负碳塑料。”该项目的关键是使用金属催化剂,将二氧化碳添加到由氢和碳组成的分子中。在实验室研究的同时,一项针对中学生的新推广计划正在制定中。该项目教授有关化学制造的可再生能源的化学原理。这些努力促进了女性和代表性不足的少数群体对研究和 STEM 研究领域的参与。电化学羧化可以实现从二氧化碳和可再生能源中可持续合成各种有价值的羧酸。净负电丙烯酸是一种大量的商品化学品,其可持续合成受到高度重视,在化学系化学催化项目的支持下,Karthish Manthiram 教授正在领导一个开发电化学羧化作为关键驱动力的项目。一种从二氧化碳和乙烯可持续生产丙烯酸的新合成路线 为了活化乙烯进行羧化,需要将其卤化,该反应可以在环境或接近环境条件下进行。该项目的重点是研究如何通过开发银基催化剂来电催化羧化这些卤化乙烯衍生物。全球变暖和解决化学合成问题该计划针对中学生,帮助提高妇女和代表性不足的少数群体在科学领域的代表性。该奖项被认为反映了 NSF 的法定使命。值得通过使用基金会的智力优点和更广泛的影响审查标准进行评估来支持。

项目成果

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