Ученые разработать катализатор, который использует свет, чтобы превратить углекислый газ в топливо

Ученые нашли новый способ конвертирования диоксида углерода в используемый источник топлива.

Концентрация углекислого газа в атмосфере постоянно растет, и многие ученые считают, что оно вызывает последствия в окружающей среде. Недавно ученые искали пути, чтобы отвоевать часть углерода в атмосфере и, в принципе, превратить его в полезную топлива, что было бы святым граалем для устойчивого производства энергии.

В недавнее исследование, проведенное Национальной лабораторией Министерства энергетики (МЭ США) Аргонн, ученые использовали солнечного света и катализатора в основном изготовлен из меди для преобразования углекислого газа в метанол. Жидкое топливо, метанол обладает потенциалом для промышленности, чтобы найти дополнительный источник для удовлетворения энергетических потребностей Америки.

Исследование описывает фотокаталитический из оксида одновалентной меди (Си2о), полупроводника, которые под воздействием света может производить электроны, которые становятся доступными реагировать, или уменьшить, многих соединений. После того, как возбужденные электроны оставить положительный отверстие в нижней-энергетического катализатора валентной зоны, что, в свою очередь, могут окисляться водой.

«Этот фотокатализатор является особенно захватывающим, потому что он имеет один из самых негативных проводимости, который мы использовали, что означает, что электроны имеют больше потенциальной энергии для реакции», — сказал Аргон уважаемые коллеги Rajh Тияна, автор исследования.

Предыдущие попытки использования фотокатализаторов, таких как диоксид титана, чтобы уменьшить углекислый газ, как правило, выделяют целую мешанину из разных продуктов, начиная от альдегидов к метану. Отсутствие избирательности этих реакций трудно отделить полезную потока топлива, Rajh объяснил.

«Двуокись углерода является столь стабильной молекуле и его результаты от сжигания в основном все, так вот вопрос как же нам бороться с природой и идти от очень стабильный конечный продукт в нечто полезное и богатое энергоресурсами», — сказал Rajh.

Идея для преобразования углекислого газа в полезную энергию из одного места в природе, где такое происходит регулярно. «У нас была эта идея копирования фотосинтез, который использует углекислый газ, чтобы приготовить еду, так почему мы не можем использовать его, чтобы сделать топлива», — сказал Rajh. «Это, оказывается, сложная проблема, потому что сделать метанола, необходимо не только один электрон, но шесть.»

При переключении из диоксида титана оксид одновалентной меди, ученые разработали катализатор, который не только имел больше негативных зону проводимости, но, что также значительно более селективной в отношении своей продукции. Такая избирательность приводит не только от химии оксид одновалентной меди, но и от геометрии самого катализатора.

«С нанонауки, мы начинаем иметь возможность вмешиваться с поверхности, чтобы вызвать определенные точки или изменить структуру поверхности, привести к деформации или определенной поверхности, чтобы разоблачить иначе, чем они в основной массе», — сказал Rajh.

Из-за этого «вмешательства» Rajh и научный сотрудник Аргоннской докторов Иминь Ву, теперь ассистент профессора в Университете Ватерлоо, удалось создать катализатор с чем-то вроде раздвоения личности. Оксид одновалентной меди микрочастиц они разработаны разными гранями, как бриллиант разными гранями. Многие аспекты микрочастицы являются инертными, однако очень активный в движении сокращения выбросов углекислого газа в метанол.

По данным Rajh, причина того, что эта грань настолько активна заключается в двух уникальных аспектов. Во-первых, углекислый газ молекула облигаций к ней таким образом, что строение молекулы на самом деле слегка изгибается, уменьшая количество энергии, необходимое для уменьшения. Во-вторых, молекулы воды также поглощается очень близко к где молекулы углекислого газа поглощаются.

«Для того, чтобы сделать топливо, вы не только должны иметь углекислого газа должны быть сокращены, вам нужно иметь воду, чтобы быть окисленный», — сказал Rajh. «Кроме того, адсорбция конформации в фотокатализ-это крайне важно-если у вас одна молекула диоксида углерода, поглощенного в одну сторону, он может быть совершенно бесполезен. Но если он находится в согнутом структура, он понижает энергию должен быть уменьшен.»

Аргоннская ученые также использовали сканирующий флуоресцентный рентгеновская микроскопия на предварительный источник фотона Аргонна (АПС) и просвечивающей электронной микроскопии в центре наноразмерных материалов (УНМ), чтобы выявить характер граненый оксида меди микрочастиц. АПС и НСЖ являются офис ДОУ научно удобства пользователей.

сделать разницу: спонсорские возможности