Исследования освещают процесс превращения CO₂ в экологически чистое топливо

Прочитано: 181 раз(а)


Исследователи успешно превратили CO 2 в метанол, освещая солнечным светом отдельные атомы меди, нанесенные на светоактивируемый материал. Это открытие открывает путь к созданию нового экологически чистого топлива.

Международная группа исследователей из Школы химии Ноттингемского университета, Университета Бирмингема, Университета Квинсленда и Университета Ульма разработала материал, состоящий из меди , закрепленной на нанокристаллическом нитриде углерода .

Атомы меди вложены в нанокристаллическую структуру, которая позволяет электронам перемещаться от нитрида углерода к CO 2 , что является важным шагом в производстве метанола из CO 2 под воздействием солнечного излучения. Исследование опубликовано в журнале Sustainable Energy & Fuels .

При фотокатализе свет освещает полупроводниковый материал , который возбуждает электроны, позволяя им проходить через материал и вступать в реакцию с CO 2 и водой, что приводит к образованию множества полезных продуктов, включая метанол, который является экологически чистым топливом. Несмотря на недавний прогресс, этому процессу недостает эффективности и избирательности.

Углекислый газ вносит наибольший вклад в глобальное потепление. Хотя можно преобразовать CO 2 в полезные продукты, традиционные термические методы основаны на использовании водорода, получаемого из ископаемого топлива. Важно разработать альтернативные методы, основанные на фото- и электрокатализе, используя преимущества устойчивой солнечной энергии и изобилия вездесущей воды.

Доктор Мадасами Тангамуту, научный сотрудник Школы химии Ноттингемского университета, который возглавлял исследовательскую группу, сказал: «В фотокатализе используется большое разнообразие различных материалов. Важно, чтобы фотокатализатор поглощал свет и разделяет носители заряда с высокой эффективностью. В нашем подходе мы контролируем материал на наноуровне. Мы разработали новую форму нитрида углерода с кристаллическими наноразмерными доменами, которые обеспечивают эффективное взаимодействие со светом, а также достаточное разделение зарядов».

Исследователи разработали процесс нагрева нитрида углерода до необходимой степени кристалличности, максимизируя функциональные свойства этого материала для фотокатализа. Используя магнетронное распыление, они нанесли атомарную медь в процессе без растворителя, что позволило обеспечить тесный контакт между полупроводником и атомами металла.

Тара ЛеМерсье, доктор философии. Студент, проводивший экспериментальную работу в Школе химии Ноттингемского университета, рассказал: «Мы измерили ток, генерируемый светом, и использовали его в качестве критерия для оценки качества катализатора. Даже без меди появилась новая форма нитрида углерода. в 44 раза более активен, чем традиционный нитрид углерода».

«Однако, к нашему удивлению, добавление всего лишь 1 мг меди на 1 г нитрида углерода увеличило эту эффективность в четыре раза. Самое главное, изменилась селективность с метана, другого парникового газа, на метанол, ценное экологически чистое топливо».

Профессор Андрей Хлобыстов из Школы химии Ноттингемского университета сказал: «Увеличение стоимости углекислого газа является ключом к достижению амбиций Великобритании по нулевому балансу. Жизненно важно обеспечить устойчивость наших каталитических материалов для этой важной реакции. Большим преимуществом нового катализатора является то, что он состоит из устойчивых элементов — углерода, азота и меди — которых очень много на нашей планете».

Это изобретение представляет собой значительный шаг на пути к глубокому пониманию фотокаталитических материалов при конверсии CO2. Это открывает путь к созданию высокоселективных и настраиваемых катализаторов, в которых желаемый продукт можно будет получить, управляя катализатором на наноуровне.

Разрабатывается новая каталитическая система для конверсии CO₂



Новости партнеров