Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Forskere gør grøn kemi frem med ny katalysator til reduktion af kuldioxid

Kredit:CC0 Public Domain

Forskere ved Oregon State University har gjort et vigtigt fremskridt i den grønne kemi stræben efter at omdanne drivhusgassen kuldioxid til genanvendelige former for kulstof via elektrokemisk reduktion.

Udgivet i Naturenergi , undersøgelsen ledet af Zhenxing Feng fra OSU College of Engineering og kolleger ved Southern University of Science and Technology i Kina og Stanford University beskriver en ny type elektrokatalysator.

Katalysatoren kan selektivt fremme et CO 2 reduktionsreaktion, der resulterede i et ønsket produkt - kulilte var valget i denne forskning. En katalysator er alt, der fremskynder hastigheden af ​​en kemisk reaktion uden at blive forbrugt af reaktionen.

"Reduktionen af ​​kuldioxid er gavnlig for et rent miljø og en bæredygtig udvikling, "sagde Feng, adjunkt i kemiteknik. "I modsætning til traditionel CO 2 reduktion, der anvender kemiske metoder ved høje temperaturer med et stort behov for ekstra energi, elektrokemisk CO 2 reduktionsreaktioner kan udføres ved stuetemperatur ved hjælp af flydende opløsning. Og den elektricitet, der kræves til elektrokemisk CO 2 reduktion kan opnås fra vedvarende energikilder såsom solenergi, og dermed muliggøre helt grønne processer. "

En reduktionsreaktion betyder, at et af de involverede atomer får en eller flere elektroner. Ved den elektrokemiske reduktion af kuldioxid, metal nanokatalysatorer har vist potentialet til selektivt at reducere CO 2 til et bestemt kulstofprodukt. Kontrol af nanostrukturen er afgørende for at forstå reaktionsmekanismen og for at optimere nanokatalysatorens ydeevne i forfølgelsen af ​​specifikke produkter, såsom kulilte, myresyre eller metan, der er vigtige for andre kemiske processer og produkter.

"Imidlertid, på grund af mange mulige reaktionsveje for forskellige produkter, kuldioxidreduktionsreaktioner har historisk set haft lav selektivitet og effektivitet, "Feng sagde." Elektrokatalysatorerne skal fremme reaktionen med høj selektivitet for at få et bestemt produkt, kulilte i vores tilfælde. På trods af mange bestræbelser på dette område, der havde været lidt fremskridt. "

Feng og hans forskningsledere forsøgte en ny strategi. De lavede nikkel -phthalocyanin som en molekylært konstrueret elektrokatalysator og fandt, at den viste overlegen effektivitet ved høje strømtætheder til omdannelse af CO 2 til kulilte i en gasdiffusionselektrodenhed, med stabil drift i 40 timer.

"For at forstå vores katalysators reaktionsmekanisme, min gruppe på OSU brugte røntgenabsorptionsspektroskopi til at overvåge katalysatorens ændring under reaktionsprocesserne, bekræfter katalysatorens rolle i reaktionen, "Feng sagde." Dette samarbejdsarbejde viser en højtydende katalysator for grønne processer af elektrokemisk CO 2 reduktionsreaktioner. Det kaster også lys over reaktionsmekanismen for vores katalysator, som kan guide den fremtidige udvikling af energiomdannelsesenheder, når vi arbejder hen imod en negativ kulstoføkonomi. "