Store fremskridt for kulstoffangst ved hjælp af jordrige elementer som fotokatalytisk system

Forskere ved Tokyo Institute of Technology har designet et CO ₂ reduktionsmetode, der kun er baseret på almindeligt forekommende elementer. Opnåelse af et 57 procent samlet kvanteudbytte af CO ₂ reduktionsprodukter, det er det mest effektive system af sin art, der er rapporteret til dato, øge mulighederne for omkostningseffektive CO2-opsamlingsløsninger.

Da global opvarmning udgør en af ​​de største udfordringer for menneskeheden i det 21. århundrede, jagten på at bremse montering af CO ₂ emissioner er mere presserende end nogensinde.

I en undersøgelse offentliggjort i Journal of the American Chemical Society , Osamu Ishitani og kolleger ved Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) og Japans National Institute of Advanced Industrial Science and Technology rapporterer om et fotokatalytisk system, der bringer forskere tættere på at opnå kunstig fotosyntese - målet om at skabe et bæredygtigt system, der ligner den måde, planter konverterer på CO ₂ til nyttig energi ved at bruge jordrige metaller.

Selvom metalkompleks fotokatalytiske systemer er blevet rapporteret for CO ₂ reduktion, mange af dem brugte ædel- og/eller sjældne metalkomplekser. Sammenlignet med disse metoder, der anvender sjældne metaller (såsom ruthenium og rhenium), brugen af ​​rigelige metaller på jorden er "grønnere" og billig, og har således tiltrukket sig stor interesse.

Deres nye proces består af to komponenter (se figur):(1) et kobberkompleks (CuPS), der opfører sig som en redox-fotosensibilisator og (2) en manganbaseret katalysator, Mn(4OMe).

CuPS viste sig at være en stabil og effektiv redox fotosensibilisator, da nedbrydning kun var 2 procent efter 12 timers bestråling. Ud over, CuPS udviste en meget stærkere reduktionsevne sammenlignet med andre fotosensibilisatorer, der er undersøgt til dato.

Holdet rapporterede, at det samlede kvanteudbytte af CO ₂ reduktionsprodukter var 57 procent, omsætningstallet baseret på mangankatalysatoren var over 1300 og selektiviteten af ​​CO ₂ reduktion var 95 procent.

I særdeleshed, tallet på 57 procent er bemærkelsesværdigt, som forskerne kommenterer:"Så vidt vi ved, dette er det højeste kvanteudbytte for CO ₂ reduktion ved brug af rigelige grundstoffer, og udbyttet ville være sammenligneligt med det, der opnås med sjældne metaller."

Undersøgelsen fremhæver den måde, hvorpå trinvise fremskridt inden for kemi kan have en stor indflydelse på det bredere mål om at arbejde hen imod en fossilfri fremtid.