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
Keski-Suomessa kehitetty tekoälymalli mahdollistaa nykyistä tehokkaamman suolistosyöpänäytteiden analysoinnin20.5.2026 14:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston informaatioteknologian tiedekunnan tutkijat onnistuivat tekoälyn avulla nopeuttamaan suolistosyöpänäytteiden analysointia ja ennustamaan solujen DNA:n virheenkorjausmekanismin toimintaa. Tutkijoiden kehittämän tekoälymallin analyysi voi lyhentää diagnoosiaikoja, tuoda kustannussäästöjä ja parantaa analyysin tarkkuutta. Tutkimus tehtiin yhteistyössä Keski-Suomen hyvinvointialueen kanssa ja se on Euroopan unionin osarahoittama.
Marjatta ja Eino Kollin säätiö vauhdittaa harvinaisten maametallien kestävää tutkimusta Jyväskylässä19.5.2026 07:05:00 EEST | Tiedote
Marjatta ja Eino Kollin säätiö ja Jyväskylän yliopiston kemian laitos käynnistävät merkittävän, nelivuotisen tutkimusyhteistyön harvinaisten maametallien parissa. Säätiön rahoittamassa, arvoltaan 400.000 euron Edistykselliset teknologiat harvinaisten maametallien tuotannossa -hankkeessa kehitetään uusia, ympäristöystävällisiä tapoja harvinaisten maametallien talteenottoon ja niiden erottamiseen toisistaan.
Liikuntaharjoittelun vaikutukset vaihtelevat ikääntyneillä yksilöllisesti19.5.2026 07:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston tuore väitöstutkimus vahvistaa, että liikuntasuosituksien mukaisella harjoittelulla voi ehkäistä lihasvoiman ja –massan katoa vielä yli 70-vuotiaana. Harjoittelun vaikutukset ovat yksilöllisiä, mutta parhaat tulokset saadaan kuntosaliharjoittelulla. Myös henkilöt, joilla on monia sairauksia voivat saada harjoittelulla hyviä tuloksia.
Luonnonilmiöt vaikuttavat poliittiseen päätöksentekoon19.5.2026 06:58:00 EEST | Tiedote
FM Atte Arffmanin ympäristöhistorian väitöskirja osoittaa, että luonnonilmiöt vaikuttavat merkittävästi poliittiseen päätöksentekoon. Luonnonilmiöt eivät ole vain politiikan kohteita, vaan ne voivat kiihdyttää, jarruttaa tai ylläpitää päätöksentekoprosesseja ja paljastaa aiempien ratkaisujen toimimattomuuden.
Jyväskylän yliopiston promootion juhlallisuudet näkyvät katukuvassa lauantaina18.5.2026 12:15:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston kahdennessatoista tiedekuntien yhteisessä promootiossa vihitään 80 maisteria ja 117 tohtoria. Lauantaina 23.5.2026 Jyväskylän yliopiston päärakennuksessa toimitettavaan promootioaktiin osallistuu noin 500 henkilöä.
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