Katalysatorer fundet til at omdanne kuldioxid til brændstof

Målet med at tackle den globale opvarmning ved at omdanne kuldioxid til brændstof kunne være et skridt nærmere, når forskere bruger en supercomputer til at identificere en gruppe "enkeltatoms"-katalysatorer, der kan spille en nøglerolle.

Forskere fra QUTs Center for Materialevidenskab, ledet af lektor Liangzhi Kou, var en del af en international undersøgelse, der brugte teoretisk modellering til at identificere seks metaller (nikkel, niobium, palladium, rhenium, rhodium, zirconium), der viste sig at være effektive i en reaktion, der kan omdanne kuldioxid til bæredygtige og rene energikilder.

Undersøgelsen offentliggjort i Naturkommunikation involverede QUT-forskere professor Aijun Du, Professor Yuantong Gu og Dr. Lin Ju.

Professor Kou sagde, at forskningen blev udført ved at modellere eksperimenterne ved hjælp af National Computational Infrastructure ved Australian National University, ser på, hvordan enkelte atomer af metallerne ville reagere med todimensionelle stykker af "ferroelektriske" materialer.

Ferroelektriske materialer har en positiv ladning på den ene side, og negativ ladning på en anden, og denne polarisering kan vendes, når der påføres en spænding.

I den teoretiske modellering, forskerne fandt ud af, at tilsætning af katalysatormetallets atom til det ferroelektriske materiale resulterede i at omdanne drivhusgassen til et ønsket kemisk brændstof.

Når polariteten er vendt om, tilstanden vil blive bevaret for at fungere som en katalysator ved omdannelse af kuldioxid.

Professor Kou sagde, mens enkeltatom-katalysatorer, der skal bruges til at reducere kuldioxid, blev foreslået for et årti siden, denne forskning fører feltet betydeligt fremad.

"Vi har designet en speciel kemisk katalysator, det kan omdanne drivhusgassen CO ₂ til de ønskede kemiske brændstoffer. Konverteringseffektiviteten kan styres ved hjælp af en gennemførlig tilgang, " sagde professor Kou.

"Det betyder, at vi for første gang udviklede evnerne til at sætte farten op eller ned, selv slå den kemiske reaktion fra.

"Kuldioxid er hovedårsagen til global opvarmning på grund af drivhuseffekten, at omdanne det til de kemiske brændstoffer er ikke kun vigtigt for vores miljøer, men også hjælpsom til at løse energikrisen."

Dr. Ju, første forfatter på undersøgelsen, sagde, at forskningsarbejdet gav en vejledning til design af nye katalysatorer, som kunne have betydelige konsekvenser for den kemiske industri.

Professor Kou sagde, at det langsigtede mål inden for dette forskningsområde var at finde måder at omdanne kuldioxid til rene energikilder.

Professor Kou sagde, at resultaterne af denne undersøgelse i sidste ende kunne føre til en måde at tilføje en belægning til motorer eller industrielle systemer, der ville omdanne kuldioxid i stedet for at frigive mere af gassen til atmosfæren.

QUT-forskerne er fra School of Mechanical, Medicin og procesteknik, og Skolen for Kemi og Fysik.