Супрафотермический катализатор, вдохновленный парниковым эффектом

Принципы глобального (слева) и наноразмерного (наноразмерного) парникового эффекта. Кредит: DOI: 101038 /s41560-021-00867-w

За последние несколько десятилетий ученые всего мира разработали множество методов и технологий, которые могут преобразовывать углекислый газ (CO ₂ ) В топливо с использованием солнечной энергии. В конечном итоге это было бы очень ценно, поскольку уменьшило бы зависимость человека от ископаемого топлива и помогло бы смягчить последствия изменения климата.

Один из существующих подходов к преобразованию CO  ₂  в топливо называется фототермическим CO  ₂  катализ. Хотя этот метод дал обнадеживающие результаты, удалось достичь  оптимальная производительность 3р3р3130. , может потребоваться новые материалы 3р3р3130. которые больше подходят для сбора солнечной энергии. 

Исследователи из Университета Сучжоу в Китае и Университета Торонто в Канаде проводят исследования, направленные на сокращение выбросов парникового газа CO  ₂  вот уже несколько лет. В недавней статье, опубликованной в  Энергия природы  , они представили новый подход к получению супрафотермического CO  ₂  катализ, который черпает вдохновение в самом парниковом эффекте.

«Идея этой статьи возникла во время разговора между нами», - сказал TechXplore Ле Хе, один из исследователей, проводивших исследование. «Мы говорили о том, как парниковые газы нагревают Землю, и один из нас поднял вопрос: почему бы нам не использовать парниковый эффект для повышения фототермической эффективности катализаторов? Основными целями нашего исследования было проверить нашу гипотезу путем ее разработки. катализатор со структурой ядро-оболочка ".

После подробного обсуждения первоначальной идеи и гипотез, он и его коллеги попытались проверить их достоверность в лаборатории. Это привело к разработке архитектуры супрафотермического катализатора, вдохновленной парниковым эффектом, которая могла бы повысить производительность катализаторов для CO  ₂  гидрирование.

Катализатор, созданный Хе, Чжаном и их коллегами, состоит из нанокристалла никеля, заключенного в непористый диоксид кремния. Примечательно, что этот нанокристалл участвует как в реакциях метанирования, так и в реакциях конверсии водяного газа.

 «Наш катализатор имеет оболочку из диоксида кремния, которая играет важную роль в снижении потерь тепла  Из горячего ядра Ni и предотвращает дезактивацию катализатора в результате спекания и коксования наночастиц Ni», - сказал Сяохун Чжан, другой исследователь, принимавший участие в исследовании. сказал TechXplore. «Другими словами, можно сказать, что наша конструкция убивает двух зайцев одним выстрелом».

Исследователи проверили эффективность созданного катализатора в серии экспериментов и сравнили его с характеристиками традиционных фототермических катализаторов. Они обнаружили, что при освещении локальные температуры, достигаемые их катализатором, значительно превышали температуры других катализаторов на основе Ni без SiO  ₂  оболочка.

«Помимо новых знаний, которые оно приносит, наше исследование показывает, что теперь возможно преобразовать CO ₂  И возобновляемый H ₂  В ценные химические вещества и топливо с беспрецедентной скоростью и надежной долгосрочной стабильностью на основе дешевых и элементы, богатые землей ", - сказал TechXplore Джеффри Озин, один из исследователей, проводивших исследование. Мы считаем, что это ключевой шаг на пути к устойчивой индустрии солнечного топлива. " выбросы CO  ₂  по всему миру. Тем временем, Хэ, Чжан, Озин и остальная часть их команды планируют продолжить испытания своего катализатора , одновременно пытаясь улучшить его конструкцию.

«Сейчас мы работаем над новыми исследованиями, направленными на более глубокое понимание светового эффекта, а также на оптимизацию каталитических характеристик», - сказал TechXplore один из исследователей, проводивших исследование. «В частности, мы хотели бы улучшить селективность продукта, чтобы снизить стоимость последующего разделения».