Вдохновленный фотосинтезом в природе, углекислый газ эффективно преобразуется в метановое топливо с помощью недавно разработанного солнечного катализатора. Кстати, он сделан из материалов на основе меди, что делает его более доступным.
Вообще преобразовать диоксид углерода (CO₂) в топливо на основе метана (CH₄) с использованием фотокатализатора является термодинамически сложной задачей. Дело в том, что процесс химического восстановления включает в себя одновременный перенос восьми электронов.
Оксид меди (Cu₂O), полупроводниковый материал, применялся как фотокатализатор, так и электрокатализатор для восстановления диоксида углерода в другие химические продукты — оксид углерода и метан. Однако низкая стабильность и неселективное восстановление, которое вызывает образование множества различных продуктов, ограничивало его применение. Отделение и очистка этих продуктов от смеси может быть очень сложной задачей. Это создает технологический барьер для крупномасштабного применения. Кроме того, закись меди может легко корродировать после кратковременного освещения.
Чтобы преодолеть эти проблемы, ученые синтезировали новый фотокатализатор, заключив оксид меди в металлорганические каркасы (MOF) на основе меди. Так они смогли управлять переносом электронов и выборочно производить чистый газообразный метан. По сравнению с закисью меди без оболочки из MOF, оксид меди с оболочкой стабильно восстанавливает углекислый газ до метана при облучении видимым светом с почти удвоенным выходом. Кроме того, оксид меди с оболочкой из MOF был более прочным, и максимальное поглощение диоксида углерода было почти в семь раз больше, чем у оксида меди без покрытия.
Исследование проводилось доктором Нг Юн-Хау (Ng Yun-hau), доцентом Школы энергетики и окружающей среды (SEE), в сотрудничестве с исследователями из Австралии, Малайзии и Великобритании. Результаты опубликованы в научном журнале Angewandte Chemie.
Читать далее
Посмотрите на изображение Марса из 8 триллионов пикселей
Ученые вывели замену для теории относительности. В чем суть «теории всего»?
Ученые нашли доказательство скрещивания современных людей с неандертальцами
корродировать — подвергать действию коррозии