Поиски создания устройств, способных уменьшить двуокись углерода
Устройства, способные к фотосинтезу, могут помочь уменьшить углекислый газ в атмосфере и уменьшить загрязнение, возможно, даже обеспечить дополнительное топливо для заводов для сжигания. Как близко мы к устройствам, которые могут фотосинтезировать "" src = "// www.allaboutcircuits.com/uploads/articles/Holsman_CO2_reduction_.jpg" />
Представление сокращения CO 2. Изображение предоставлено Дианной Д'Алессандро через Университет Сиднея
«Мы показываем почти 100% -ную селективность производства CO, не обнаруживая конкурирующих газовых продуктов, таких как водород или метан», - сказал Хамейи Чжэн, научный сотрудник отдела материалов в Беркли Лаборатории наук и соавтор исследования. «Это очень важно. В сокращении углекислого газа вы хотите отказаться от одного продукта, а не из-за разных вещей».
Чтобы создать материал, команда разработала инновационный лазерно-химический процесс вместо традиционного метода нагрева. Прекурсоры никеля растворяли в растворе триэтиленгликоля (ТЭГ) и облучали нефокусированным инфракрасным лазером в течение трех часов. Излучение света инициирует реакцию между ионами переходных металлов и ТЭГ. Конечным результатом реакции является серия композитов гидроксида металла, которые затем фильтруются из остальной части раствора. Сравнительно, традиционный метод нагрева включал нагревание раствора предшественника в течение 48 часов, очищение его ацетоном и затем центрифугирование.
Сравнение с MOF (металлические органические структуры)
Полученная структура фотокатализатора была аналогична структуре металлических органических структур (MOFs). Конструкция MOF рассматривалась из-за ее способности захватывать CO 2, в частности перестраиваемые поры и большую площадь поверхности. В традиционных MOF структура состоит из жестких линкеров, координированных с металлическими ионами, которые создают очень организованную структуру.
Ранее в этом году профессор Фернандо Урибе-Ромо из Университета Центральной Флориды и его исследовательская группа выпустили документ на своем собственном устройстве на базе MOF, в котором используются синие светодиодные фотореакторы для противодействия загрязнению от электростанций на ископаемом топливе.
Доктор Урибе-Ромо и его устройство. Изображение предоставлено UFC
Для сравнения, в новом фотокатализаторе жесткие линкеры вместо этого заменяются мягкими линкерами TEG различной длины, которые не содержат карбоксильных групп, которые обеспечивают организованную структуру. Без карбоксильных групп рост кристаллов MOF может быть ступенчатым, что приводит к дефектам. Эти дефекты преднамеренны, поскольку они обеспечивают больше областей и поры для реакций, которые происходят.
Материал испытывали в камере, заполненной газом CO 2, и дали многообещающие результаты. Было обнаружено, что 1 г катализатора способен вырабатывать 400 мл CO в течение часа и остается стабильным при длительном применении.
Однако в данных было отмечено, что увеличение количества фотокатализатора приведет к меньшему количеству монооксида углерода, что необходимо будет доработать, особенно в крупномасштабном производстве. Материал дополнительно тестировали, обогащая его нанокристаллами серебра и родиния, получая уксусную и муравьиную кислоты. Выход этих двух кислот является первым шагом в производстве ценных многоуглеродных топлив.
Оригинальную статью исследования можно найти в журнале Science Advances.
Избранные изображения источник кредита: UCF: Бернард Уилчуски.