Frigør potentialet for metalnanopartikler som katalysatorer for hurtig og effektiv CO2-omdannelse

O ₂ og bæredygtigt produceret brint har potentialet til at tjene som ingredienser til at omdanne elektrisk energi genereret af vindmøller eller solpaneler til et gasbrændstof. Dette 'power-to-gas' koncept kan løse to problemer på én gang, reduktion af CO ₂ emissioner og samtidig skabe mere fleksible anvendelser af bæredygtig energi. Imidlertid, rentabel omdannelse af CO ₂ ville kræve en yderst effektiv katalysator. Forskere fra Utrecht University har fundet en måde at studere konverteringsprocessen i detaljer og bestemme den perfekte størrelse for de katalytiske nikkelnanopartikler. Forskerne vil offentliggøre deres resultater i Naturkatalyse på mandag, 29 januar.

Hovedforfatter Charlotte Vogt siger, "Når vi gør metal nanopartikler mindre og mindre, de begynder at vise meget anderledes egenskaber end det, vi forventer og forstår fra klassisk fysik og kemi." Sammen med kollegerne Florian Meirer og Bert Weckhuysen fra Utrecht University og forskere fra kemivirksomheden BASF, Vogt fandt ud af, at nikkelpartikler udviser optimal katalytisk aktivitet ved en størrelse på 2,5 nanometer, omkring 40, 000 gange mindre end et menneskehår. Forskerne fandt også ud af, at en specifik arkitektur af disse små nikkelpartikler letter aktiveringen af ​​CO ₂ .

For at forstå, hvordan disse nikkelnanopartikler opfører sig under omdannelsen af ​​CO ₂ , forskerne studerede katalysatorerne i aktion. I samarbejde med forskere ved den schweiziske lyskilde i Schweiz, de udviklede et ultrahurtigt måleværktøj til at studere deres katalysatorer på arbejde. Dette gjorde det muligt for forskerne at låse op for mekanismen bag CO ₂ konverteringsprocessen i detaljer. Dermed, de identificerede både formiat og adsorberet carbonmonoxid som reaktionsmellemprodukter.

Projektet involverede et tæt samarbejde mellem forskere ved BASF, Utrecht Universitet, Lehigh University i USA, og synkrotronfaciliteterne på Paul Scherrer Instituttet i Schweiz. "Dette samarbejde har givet os en bedre forståelse af, hvordan disse solide katalysatorer virker, sætte os i stand til at låse op for det sande potentiale for små metal nanopartikler til CO ₂ katalyse, siger Bert Weckhuysen, Professor i uorganisk kemi og katalyse ved Utrecht University.