Chuyển đổi carbon dioxide thành metan hoặc ethane có chọn lọc

(08/01/2019)

Các nhà nghiên cứu đã phát triển các chất xúc tác quang hiệu quả cao để chuyển đổi carbon dioxide thành metan hoặc ethane với titan dioxide được phủ graphene. Phát hiện này dự kiến sẽ được sử dụng trong các ngành công nghiệp tái chế và khử carbon dioxide.

Một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Su-Il In thuộc Khoa Khoa học và Kỹ thuật Năng lượng dẫn đầu đã thành công trong việc phát triển các chất xúc tác hình ảnh có thể chuyển đổi carbon dioxide thành năng lượng có thể sử dụng như metan hoặc ethane.

(a) Hình ảnh mẫu thu được ở các giai đoạn tổng hợp khác nhau (b) Tiến hóa metan và etan tích lũy cho các mẫu Pt wt% nhạy cảm khác nhau 0,5-G / RBT.

Khi lượng khí thải carbon dioxide tăng lên, nhiệt độ Trái đất tăng lên và quan tâm đến việc giảm lượng khí carbon dioxide, thủ phạm chính của sự nóng lên toàn cầu, đang gia tăng. Ngoài ra, việc chuyển sang sử dụng nhiên liệu có thể tái sử dụng cho các tài nguyên hiện có do cạn kiệt năng lượng cũng đang thu hút sự chú ý. Để giải quyết các vấn đề môi trường xuyên quốc gia, nghiên cứu về xúc tác quang, vốn rất cần thiết trong việc chuyển đổi carbon dioxide và nước thành nhiên liệu hydrocarbon, đang thu hút sự chú ý.

Mặc dù nhiều vật liệu bán dẫn có khoảng trống băng tần lớn thường được sử dụng trong nghiên cứu xúc tác quang, nhưng chúng bị hạn chế trong việc hấp thụ năng lượng mặt trời ở các khu vực khác nhau. Do đó, các nghiên cứu về xúc tác quang tập trung vào việc cải thiện cấu trúc và bề mặt xúc tác quang để tăng diện tích hấp thụ năng lượng mặt trời hoặc sử dụng vật liệu hai chiều với sự truyền electron tuyệt vời đang được tiến hành.

Nhóm nghiên cứu của Giáo sư In đã phát triển một chất xúc tác quang hiệu quả cao có thể chuyển đổi carbon dioxide thành metan (CH 4 ) hoặc ethane (C 2 H 6 ) bằng cách đặt graphene trên titan dioxide giảm một cách ổn định và hiệu quả.

Chất xúc tác quang được phát triển bởi nhóm nghiên cứu có thể chuyển đổi có chọn lọc carbon dioxide từ khí sang metan hoặc ethane. Kết quả cho thấy khối lượng phát sinh của nó lần lượt là 259umol / g và 77umol / g metan và ethane và tỷ lệ chuyển đổi của nó cao hơn 5,2% và 2,7% so với các xúc tác quang titan khử thông thường. Về khối lượng sản xuất ethane, kết quả này cho thấy hiệu quả cao nhất của thế giới trong các điều kiện thí nghiệm tương tự.

Ngoài ra, lần đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng lỗ chân lông di chuyển về phía graphene do hiện tượng uốn cong có thể nhìn thấy từ các giao diện titan dioxide và graphene thông qua nghiên cứu chung quốc tế được thực hiện với nhóm nghiên cứu do James R. Durrant tại Khoa Hóa học đứng đầu Đại học Hoàng gia Luân Đôn (ICL), Vương quốc Anh sử dụng quang phổ quang điện tử.

Sự chuyển động của lỗ rỗng đối với graphene kích hoạt các phản ứng bằng cách làm cho các electron tập trung lại trên bề mặt của titan dioxide khử và tạo thành một lượng lớn khí mêtan (CH 3 ) khi các polyelectron tham gia vào các phản ứng. Nhóm nghiên cứu đã xác định một cơ chế sản xuất mêtan nếu khí metan gốc này hình thành phản ứng với các ion hydro và tạo ra etan nếu khí metan triệt để phản ứng với nhau.

Vật liệu xúc tác do nhóm nghiên cứu phát triển dự kiến sẽ được áp dụng cho nhiều lĩnh vực như sản xuất vật liệu có giá trị gia tăng cao trong tương lai và được sử dụng để giải quyết các vấn đề nóng lên toàn cầu và các vấn đề cạn kiệt tài nguyên năng lượng bằng cách sản xuất có chọn lọc mức hydrocarbon cao hơn vật liệu sử dụng ánh sáng mặt trời.

Giáo sư In cho biết, "Chất xúc tác titan dioxide khử với graphene đã được phát triển lần này có lợi thế là có thể tạo ra CO2 một cách chọn lọc như một nguyên tố hóa học có thể sử dụng như metan hoặc ethane. Bằng cách tiến hành nghiên cứu tiếp theo làm tăng tỷ lệ hội thoại để nó có thể được thương mại hóa, chúng tôi sẽ đóng góp vào sự phát triển của công nghệ để giảm lượng khí carbon dioxide và biến nó thành một nguồn tài nguyên. "

Dịch từ sciencedaily.com

<< Quay lại