Nye fotokatalysatorer kan udføre solcelledrevet omdannelse af kuldioxid til brændstof

Forskere ved Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology, Korea, udvikle en ny "heterostruktureret" fotokatalysator ved hjælp af titanium og kobber, to rigelige og relativt billige metaller. Deres omkostningseffektive synteseprocedure, kombineret med fotokatalysatorens høje stabilitet, giver en økonomisk mulig måde at omdanne affald af kuldioxid og vand til nyttige kulbrintebrændstoffer ved hjælp af endeløst sollys.

Den eskalerende kuldioxid (CO ₂ ) emissioner og den deraf følgende acceleration af klimaændringer er alarmerende, og det har vist sig udfordrende at finde gennemførlige måder til aktivt at reducere koncentrationen af ​​CO ₂ i atmosfæren. Hvad hvis vi hentede inspiration fra fotosyntese, den proces, hvorved planter bruger sollys til at omdanne CO ₂ og vand til nyttige kemikalier?

I en nylig undersøgelse offentliggjort i Anvendt katalyse B:Miljø , Prof Su-Il In og forskere fra Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) i Korea udviklede en ny fotokatalysator til konvertering af CO ₂ til kulbrintebrændstoffer. Deres tilgang er baseret på begrebet "Z-skema" -overførselsmekanisme i heterostrukturerede fotokatalysatorer, hvor grænsefladerne mellem to forskellige materialer spiller en central rolle i kemiske processer, der ligner elektronoverførsler i naturlig fotosyntese.

De forstærkede reducerede titan -nanopartikler med kanteroxid (Cu ₂ O) nanopartikler gennem fotoaflejring, en unik, men relativt enkel og billig procedure. Den rige elektrontæthed af reduceret titania ved grænsefladen hjælper med at neutralisere positive ladninger, kaldet elektronhuller, i Cu ₂ O, som ellers akkumuleres overdrevent og fører til fotokorrosion. I øvrigt, den geometriske konfiguration af de resulterende grænseflader gør det muligt for begge materialer at blive udsat for det reaktive medium og i fællesskab forbedre fotokatalytisk ydeevne, i modsætning til core -shell strukturer, der tidligere er udviklet for at undgå fotokorrosion. Bortset fra dets bemærkelsesværdige CO ₂ konverteringsmuligheder, den foreslåede fotokatalysator har andre fordele, som prof In forklarer:"Bortset fra at vise stabil ydeevne i 42 timer under kontinuerlig drift, den foreslåede fotokatalysator består af materialer, der er rigelige på jorden, hvilket i høj grad øger dens økonomiske levedygtighed. "

Udvikling og vedtagelse af levedygtige metoder til at omdanne CO ₂ brændstof ville have både miljømæssige og økonomiske fordele. I denne henseende Prof I bemærkninger:"Fotokatalytisk CO ₂ reduktion er gældende i processer, der producerer enorme mængder CO ₂ , som termiske kraftværker og industrielle gæringsanlæg (destillerier). Integration af denne teknologi i sådanne faciliteter vil give dem adgang til billigt og rigeligt brændstof og nedskæringer i CO2 -afgifter. "Det er overflødigt at sige, billigere energi ville have positive ringvirkninger i hele økonomien, og denne undersøgelse viser en lovende måde at komme dertil, mens den går grønt på samme tid.