Omdanner kuldioxid til metan eller etan selektivt

Et forskerhold ledet af professor Su-Il In fra Department of Energy Science and Engineering er lykkedes med at udvikle fotokatalysatorer, der kan omdanne kuldioxid til brugbar energi som metan eller etan.

Når kuldioxidemissionerne stiger, Jordens temperatur stiger og interessen for at reducere kuldioxid stiger, den største synder for global opvarmning, har også været stigende. Ud over, skiftet til genanvendeligt brændstof til eksisterende ressourcer på grund af energiforringelse vækker også opmærksomhed. For at løse transnationale miljøproblemer, forskning i fotokatalysatorer, som er afgørende for omdannelse af kuldioxid og vand til kulbrintebrændstoffer, får opmærksomhed.

Selvom halvledermaterialer med store båndgab ofte bruges i fotokatalysatorstudier, de er begrænsede til at absorbere solenergi på forskellige områder. Dermed, fotokatalysatorstudier med fokus på at forbedre fotokatalysatorstrukturen og overfladen for at øge solenergiabsorberingsområder eller udnytte todimensionelle materialer med fremragende elektronoverførsel er i gang.

Professor In's forskerhold udviklede en højeffektiv fotokatalysator, der kan omdanne kuldioxid til metan (CH ₄ ) eller etan (C ₂ H ₆ ) ved at placere grafen på reduceret titandioxid på en stabil og effektiv måde.

Fotokatalysatoren udviklet af forskergruppen kan selektivt omdanne kuldioxid fra en gas til metan eller etan. Resultaterne viste, at dets generationsvolumen er henholdsvis 259 umol/g og 77 umol/g methan og etan, og dens konverteringsrate er 5,2 procent og 2,7 procent højere end konventionelle fotokatalysatorer med reduceret titandioxid. Hvad angår volumen af ​​etan, dette resultat viser verdens højeste effektivitet under lignende forsøgsbetingelser.

Ud over, forskergruppen beviste for første gang, at poren bevæger sig mod grafen på grund af båndbøjningsfænomener synlige fra titandioxid og grafen -grænseflader gennem den internationale fælles forskning udført med forskerteamet ledet af James R. Durrant ved Department of Chemistry of Imperial College London (ICL), Storbritannien ved hjælp af fotoelektronspektroskopi.

Porens bevægelse mod grafen aktiverer reaktioner ved at få elektroner til at samle sig på overfladen af ​​det reducerede titandioxid og danner en stor mængde radikal metan (CH ₃ ) som polyelektroner deltager i reaktionerne. Forskergruppen identificerede en mekanisme til fremstilling af metan, hvis denne dannede radikale metan reagerer med hydrogenioner og til fremstilling af etan, hvis den radikale metan reagerer med hinanden.

Det katalysatormateriale, der er udviklet af forskergruppen, forventes at blive anvendt på en række områder, såsom produktion af værditilvækst materiale i fremtiden og bruges til at løse problemer med global opvarmning og problemer med energiressourcer ved selektivt at producere højere kulbrinteindhold materialer, der bruger sollys.

Professor In sagde, "Den reducerede titandioxid -fotokatalysator med grafen, der er blevet udviklet denne gang, har fordelen ved selektivt at kunne producere CO ₂ som et anvendeligt kemisk element, såsom metan eller etan. Ved at foretage opfølgende undersøgelser, der øger konverteringsfrekvensen, så den kan kommercialiseres, vi vil bidrage til udviklingen af ​​teknologi til reduktion af kuldioxid og gøre det til en ressource. "

Dette forskningsresultat blev offentliggjort torsdag den 19. juli, 2018 i online -udgaven af Energi- og miljøvidenskab , et internationalt tidsskrift om energividenskab.