14:47 2022-05-16
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Transformarea CO2 în acid formic folosind un compus pe bază de fier pe bază de alumină
_ Transformarea CO2 în acid formic folosind un compus pe bază de fier pe bază de alumină
Fotoreducerea CO2 în combustibil transportabil precum acidul formic (HCOOH) este o modalitate excelentă de a face față creșterii nivelurilor de CO2 în atmosferă. Pentru a ajuta în această misiune, o echipă de cercetare de la Tokyo Tech a ales un mineral pe bază de fier ușor disponibil și l-a încărcat pe un suport de alumină pentru a dezvolta un catalizator care poate transforma eficient CO2 în HCOOH cu selectivitate de ~90%.
Creșterea nivelului de CO2 din atmosfera noastră și contribuția lor la încălzirea globală este acum o știre comună. Pe măsură ce cercetătorii experimentează diferite moduri de a lupta împotriva acestei probleme, a apărut o soluție eficientă: conversia excesului de CO2 atmosferic în substanțe chimice bogate în energie.
Producerea de combustibili precum acidul formic (HCOOH) prin fotoreducerea CO2 sub lumina soarelui a avut loc. a atras multă atenție recent datorită beneficiului dublu care poate fi obținut din acest proces: poate reduce excesul de emisii de CO2 și, de asemenea, poate ajuta la minimizarea deficitului de energie cu care ne confruntăm în prezent. Fiind un excelent purtător de hidrogen cu densitate mare de energie, HCOOH poate furniza energie prin ardere în timp ce eliberează doar apă ca produs secundar.
Pentru a transforma această soluție profitabilă în realitate, oamenii de știință au dezvoltat sisteme fotocatalitice care ar putea reduce CO2 cu ajutorul ajutorul luminii solare. Un astfel de sistem constă dintr-un substrat care absoarbe lumina (adică un fotosensibilizator) și un catalizator care poate permite transferurile multi-electroni necesare pentru a reduce CO2 în HCOOH. Și astfel a început căutarea unui catalizator adecvat și eficient.
Catalizatorii solizi au fost considerați cei mai buni candidați pentru această sarcină, datorită eficienței și potențialului lor reciclabil și, de-a lungul anilor, abilităților catalitice ale multor cobalt, mangan. au fost explorate cadrele metal-organice (MOF) pe bază de nichel și fier, acestea din urmă având unele avantaje față de alte metale. Cu toate acestea, majoritatea catalizatorilor pe bază de fier raportați până acum produc doar monoxid de carbon ca produs principal, în loc de HCOOH.
Această problemă, totuși, a fost rezolvată în curând de o echipă de cercetători de la Institutul de Tehnologie din Tokyo. (Tokyo Tech) condus de prof. Kazuhiko Maeda. Într-un studiu recent publicat în Angewandte Chemie, echipa a prezentat un catalizator pe bază de fier, susținut de alumină (Al2O3), care utilizează oxihidroxid de alfa-fier (III) (α-FeOOH; geotit). Noul catalizator α-FeOOH/Al2O3 a arătat proprietăți superioare de conversie a CO2 la HCOOH, alături de o excelentă reciclabilitate. Întrebat despre alegerea lor de catalizator, prof. Maeda spune: „Am vrut să explorăm elemente mai abundente ca catalizatori într-un sistem de fotoreducere a CO2. Avem nevoie de un catalizator solid care este activ, reciclabil, non-toxic și ieftin, motiv pentru care pentru experimentele noastre am ales un mineral de sol larg răspândit, cum ar fi goethite.”
Echipa a adoptat o metodă simplă de impregnare pentru a sintetiza catalizatorul lor. Apoi au folosit materialul Al2O3 încărcat cu fier pentru reducerea fotocatalitică a CO2 la temperatura camerei în prezența unui fotosensibilizator pe bază de ruteniu (Ru), a unui donor de electroni și a luminii vizibile cu lungime de undă de peste 400 de nanometri.
Rezultatele au fost destul de încurajatoare; sistemul lor a arătat o selectivitate de 80-90% față de produsul principal, HCOOH, și un randament cuantic de 4,3% (ceea ce indică eficiența sistemului).
Acest studiu prezintă un fier, primul de acest fel, -catalizator solid care poate genera HCOOH atunci când este însoțit de un fotosensibilizant eficient. De asemenea, explorează importanța unui material suport adecvat (Al2O3) și efectul acestuia asupra reacției de reducere fotochimică.
Descoperirile din această cercetare ar putea ajuta la dezvoltarea de noi catalizatori - fără metale prețioase - pentru fotoreducerea CO2 în alte substanțe chimice utile. „Studiul nostru arată că drumul către o economie energetică mai ecologică nu trebuie să fie complicat. Rezultate excelente pot fi obținute chiar și prin adoptarea unor metode simple de preparare a catalizatorului și compușii bine cunoscuți, abundenți în pământ, pot fi utilizați ca catalizatori selectivi pentru reducerea CO2. dacă sunt susținute de compuși precum alumina”, conchide prof. Maeda.
Comentarii:
Adauga Comentariu