Pretvorba CO2 - s svetlobo

Nano delci, obsevani z UV, ki so narejeni iz rodija, omogočajo reakcijo pri sobni temperaturi

Pretvorba CO2 v metan se doseže s kockastimi nanodelci rodija z UV-obsevanjem. © Univerza Duke
prebral

Novi nanodikalni rodijevi katalizatorji toplogredni plin pretvorijo v metan vira energije s skoraj nič neželenih stranskih produktov - in v ta namen potrebujejo le eno UV žarnico. To je mogoče, ker so uporabljeni delci tako majhni, da lahko spremenijo svoje optične lastnosti in tako izkoristijo energijo iz obsevane UV svetlobe.

Ogljikov dioksid veliko govori o toplogrednih plinih, ki so deloma odgovorni za podnebne spremembe. Da bi se izognili emisijam CO2, industrija uporablja katalizatorje, ki olajšajo pretvorbo zloglasnega plina v druge izdelke. Primer tega je pretvorba CO2 z vodikom v vodo in metan. Čeprav je slednji spet toplogredni plin, ga je mogoče uporabiti kot vir energije v zemeljskem plinu ali kot osnovni gradnik izdelkov kemične industrije.

Svetloba nadomesti toploto kot "pogon"

Do zdaj so bile kljub uporabi katalizatorjev za pospeševanje reakcije potrebne visoke temperature za pretvorbo CO2 v metan. Raziskovalci z univerze Duke so zdaj lahko izvedli reakcijo pri sobni temperaturi - ki jo napaja samo svetlobna energija. Naredili so nano delce iz redkega kovinskega rodija in so primerjali njihovo učinkovitost pri pretvorbi CO2 tako pri 300 ° C kot pri sobni temperaturi, vendar pod obsevanjem ultravijolične LED velike moči.

Neverjeten rezultat: Kljub pomanjkanju toplote je CO2 reagiral v UV svetlobi in celo z večjo selektivnostjo kot ogrevani primerjalni vzorec. Medtem ko je pri sevanju 300 ° C poleg želenega produkta metana nastajal tudi nezaželen, je pri obsevanju rodijevih nanodelcev z UV svetlobo nastajal strupen plinov ogljikov monoksid (skoraj 100-odstotni čisti metan).

Rodij absorbira drugo svetlobo v nano lestvici

Učinek, ki ga raziskovalci uporabljajo za delce rodija, se imenuje plazmonska resonanca. "V bistvu plazmonični nanodelci delujejo kot majhne antene, ki lahko zelo učinkovito absorbirajo vidno ali ultravijolično svetlobo in na primer ustvarijo močna električna polja, " pravi Henry Everitt z univerze Duke. zaslon

Le s to posebno lastnostjo lahko energijo, potrebno za reakcijo, uporabimo iz obsevane svetlobe namesto iz običajnega vira toplote in dosežemo skoraj 100-odstotno selektivnost metana. "Dejstvo, da lahko s svetlobo uporabimo vpliv na določeno pot, je neverjetno vznemirljivo, " pravi starejši avtor Jie Liu z univerze Duke.

Prihodnji cilj: Vožnja katalizatorjev s sončno svetlobo

Možnost pretvorbe CO2 v metan brez visokih temperatur in visoke selektivnosti že obljublja velik prihranek časa in energije, ki bi bil sicer potreben za čiščenje mešanice metan-ogljikovega monoksida, Z dodatnim zmanjšanjem velikosti delcev rodija znanstveniki upajo, da bodo lahko v prihodnosti pretvorili CO2 tudi z naravno sončno svetlobo. "Pravkar smo začeli raziskovati ta vznemirljiv nov pristop k katalizi, " je dejal Liu. (Nature Communications, 2017; doi: 10.1038 / NCOMMS14542)

(Univerza Duke, 02.03.2017 - CLU)