Forskare vid ETH Zürich har konstruerat en katalysator med isolerade indiumatomer på hafniumoxid för att omvandla CO2 och väte till metanol mer effektivt än tidigare metoder. Denna design med en enda atom maximerar metallanvändningen och möjliggör tydligare studier av reaktionsmekanismer. Genombrottet kan bidra till en hållbar kemisk produktion som drivs med förnybara energikällor.
Forskare vid ETH Zürich har utvecklat katalysatortekniken genom att skapa ett system där enskilda indiumatomer på hafniumoxid driver omvandlingen av koldioxid och väte till metanol. Till skillnad från traditionella katalysatorer med metallnanopartiklar som innehåller hundratals eller tusentals atomer - många av dem inaktiva - används här varje indiumatom som en aktiv plats, vilket förbättrar effektiviteten och minskar beroendet av knappa metaller. Katalysatorn tål höga temperaturer upp till 300°C och tryck upp till 50 gånger atmosfäriska nivåer, vilket säkerställer hållbarhet för industriell användning. För att förankra atomerna stabilt utvecklade teamet syntesmetoder, inklusive flamförbränning vid 2.000-3.000°C följt av snabb kylning. Javier Pérez-Ramírez, professor i katalysteknik vid ETH Zürich, konstaterade: "Vår nya katalysator har en arkitektur med en enda atom, där isolerade aktiva metallatomer är förankrade på ytan av ett specialutvecklat stödmaterial." Han tillade att isolerade indiumatomer överträffar nanopartiklar: "I vår studie visar vi att isolerade indiumatomer på hafniumoxid möjliggör en mer effektiv CO2-baserad metanolsyntes än indium i form av nanopartiklar som innehåller ett stort antal atomer." Pérez-Ramírez beskriver metanol som "en universell prekursor för framställning av en mängd olika kemikalier och material, t.ex. plast - kemins schweiziska armékniv, så att säga". Han har arbetat med CO2-till-metanol sedan 2010, innehar patent och samarbetar med industrin och schweiziska forskare. Resultaten publiceras i Nature Nanotechnology (2026, DOI: 10.1038/s41565-026-02135-y).