En fotokatalysator til bæredygtig syngasproduktion fra drivhusgasser

Forskere har udviklet en ny fotokatalysator ved navn Rh/InGaN_1-x O_x , som er en nanoarkitektur, der består af rhodiumnanopartikler forankret på oxygenmodificerede indiumgalliumnitrid nanotråde dyrket på siliciumsubstrater.

Under koncentreret solbelysning viser dette kompositmateriale en bemærkelsesværdig ydeevne til tørreformering af metan (DRM) med CO₂ , der opnår en syntesegasudviklingshastighed på 180,9 mmol g_kat ^-1 h ^-1 med 96,3 % selektivitet. Dette repræsenterer en væsentlig forbedring i forhold til konventionelle katalytiske systemer, som ofte kræver høj energitilførsel og lider under hurtig deaktivering.

"Vores arbejde repræsenterer et stort skridt fremad i forhold til at løse de dobbelte udfordringer med drivhusgasemissioner og bæredygtig energiproduktion," sagde Prof. Baowen Zhou, ledende forsker fra Shanghai Jiao Tong University. "Ved at udnytte kraften fra solenergi og rationelt designet nanoarkitektur har vi demonstreret en grøn og effektiv rute til at omdanne affaldsgasser til værdifulde kemiske ressourcer."

Forskerne tilskriver den exceptionelle ydeevne af deres fotokatalysator til de synergistiske effekter, der opstår ved integrationen af ​​de fotoaktive InGaN nanotråde, oxygenmodificeret overflade og katalytisk aktive rhodiumnanopartikler. Mekanistiske undersøgelser afslørede, at de inkorporerede oxygenatomer spiller en afgørende rolle i at fremme CO₂ aktivering, facilitering af CO-dannelse og undertrykkelse af katalysatordeaktivering via forkoksningsaflejring.

Resultaterne af denne forskning, offentliggjort i Science Bulletin bane vejen for udviklingen af ​​avancerede fotokatalytiske systemer til bæredygtig produktion af brændstoffer og kemikalier fra vedvarende ressourcer. Teamet mener, at deres tilgang kan udvides til andre vigtige kemiske reaktioner, hvilket giver nye muligheder for at gøre den kemiske industri grønnere.

"Vi er begejstrede for mulighederne for denne teknologi," sagde Prof. Baowen Zhou. "Ved yderligere at optimere katalysatordesignet og reaktorkonfigurationen sigter vi mod at opskalere processen og demonstrere dens levedygtighed til praktiske anvendelser."

Flere oplysninger: Yixin Li et al, Rh/InGaN1−O nanoarkitektur til lysdrevet methanreformering med kuldioxid mod syngas, Science Bulletin (2024). DOI:10.1016/j.scib.2024.02.020

Leveret af Science China Press