Biegowelove.pl

informacje o Polsce. Wybierz tematy, o których chcesz dowiedzieć się więcej

Przełom w rozkładaniu dwutlenku węgla z wysoką wydajnością

Rysunek 1: Metoda syntezy nowego fotokatalizatora trójskładnikowego. Nanorurka węglowa zawierająca cząsteczki jodu zanurzona w wodnym roztworze azotanu srebra (AgNO3) w celu wytworzenia kompozytowego fotokatalizatora. Źródło: Shinji Kawasaki i Yusuke Ishii z Nagoya Institute of Technology

Naukowcy znajdują sposób na efektywne wykorzystanie światła widzialnego słonecznego do rozkładania dwutlenku węgla, otwierając drzwi dla nowych sposobów łagodzenia globalnego ocieplenia.

dwutlenek węgla (CO2) Emisje z działalności człowieka wzrosły dramatycznie w ciągu ostatniego półtora wieku i są postrzegane jako główna przyczyna globalnego ocieplenia i nieprawidłowych wzorców pogodowych. W związku z tym w wielu dziedzinach skupiono się w dużej mierze na obniżeniu poziomu emisji dwutlenku węgla2 emisje i poziomy atmosferyczne. Jedną z obiecujących strategii jest chemiczny rozkład lub „redukcja” dwutlenku węgla2 Zastosowanie fotokatalizatorów – związków, które pochłaniają energię świetlną i dostarczają ją do reakcji, przyspieszając je. Dzięki tej strategii CO2 jest redukowane dzięki wykorzystaniu energii słonecznej2, gdzie żadne inne sztuczne źródło energii nie jest możliwe, staje się możliwe, otwierając drzwi na zrównoważoną ścieżkę do zrównoważonej przyszłości.

Zespół naukowców kierowany przez dr. Shinji Kawasaki i Yusuke Ishii z Nagoya Institute of Technology w Japonii są na czele wysiłków zmierzających do osiągnięcia wydajności CO2 przy pomocy energii słonecznej.2 zniżka. Ich najnowsze odkrycie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Raporty naukowe.

Nowatorski trójskładnikowy mechanizm fotowoltaiczny

Rysunek 2: Mechanizm nowatorskiego fotokatalizatora trójskładnikowego. Fotowzbudzony elektron przemieszcza się z jodku srebra (AgI) wzdłuż nanorurek węglowych do jodku srebra (AgIO3), gdzie dwutlenek węgla (CO2) jest redukowany do tlenku węgla (CO). Źródło: Shinji Kawasaki i Yusuke Ishii z Nagoya Institute of Technology

Ich badania rozpoczęły się od potrzeby rozwiązania problemu ograniczonej stosowalności jodanu srebra (AgIO3), fotokatalizator, który wzbudził duże zainteresowanie ze względu na korzystny wpływ na CO2 reakcja redukcji. Problem w tym, że AgIO3 Potrzebuje znacznie większej energii niż światło widzialne, aby funkcjonować jako skuteczny fotokatalizator; Światło widzialne to większość promieniowania słonecznego.

READ  Uruchomienie SpaceX - na żywo: Test obrotu statku kosmicznego SN15 został anulowany

Naukowcy próbowali rozwiązać ten problem z wydajnością, łącząc AgIO3 Korzystanie z jodku srebra (AgI), który może skutecznie pochłaniać i wykorzystywać światło widzialne. Jednak AgIO3Związki AgI podlegają złożonym procesom syntezy, co sprawia, że ​​ich produkcja na dużą skalę jest niepraktyczna. Co więcej, nie mają struktur zapewniających wydajne ścieżki przenoszenia elektronów fotowzbudzonych (elektronów aktywowanych absorpcją światła) z AgI do AgIO.3, który jest kluczem do katalitycznej aktywności związku.

Fotokatalizator do elastycznej elektrody polimerowej

Rysunek 3: Elastyczna elektroda polimerowa do fotokatalizatora. Nowa trójskładnikowa dyspersja fotokatalizatora może być łatwo natryskiwana na folie polimerowe w celu wytworzenia elastycznych elektrod, które można łączyć w wielu ustawieniach. Źródło: Shinji Kawasaki i Yusuke Ishii z Nagoya Institute of Technology

„Opracowaliśmy teraz nowatorski fotokatalizator składający się z jednościennych nanorurek węglowych (SWCNT) z AgIO.3 i AgI w celu utworzenia trójskładnikowego złożonego katalizatora, mówi dr Kawasaki, “Rola SWCNT jest multimodalna. Rozwiązuje problemy syntezy i ścieżki przenoszenia elektronów”.

Proces syntezy trójskładnikowej jest prosty i obejmuje tylko dwa etapy: 1. Enkapsulacja cząsteczek jodu w SWCNT przy użyciu metody utleniania elektrochemicznego. 2. Przygotowanie związku przez zanurzenie produktu z poprzedniego etapu w wodnym roztworze azotanu srebra (AgNO .).3).

Obserwacje spektroskopowe z użyciem związku wykazały, że podczas procesu syntezy kapsułkowane cząsteczki jodu otrzymały ładunek z SWCNT i przekształcone w określone jony. Następnie reagowały z AgNO3 Aby utworzyć AgI i AgIO3 Mikrokryształy, które ze względu na początkowe pozycje kapsułkowanych cząsteczek jodu osadzały się równomiernie na wszystkich SWCNT. Analiza eksperymentalna z wykorzystaniem symulowanego światła słonecznego wykazała, że ​​SWCNT działały również jako ścieżka przewodząca, przez którą fotowzbudzone elektrony podróżowały z AgI do AgIO.3, umożliwiając skuteczną redukcję dwutlenku węgla2 do tlenku węgla (CO).

Włączenie SWCNT umożliwiło również łatwe natryskiwanie dyspersji kompozytowej na cienkowarstwowy polimer w celu wytworzenia elastycznych fotoelektrod, które są wszechstronne i mogą być stosowane w różnych zastosowaniach.

READ  Przodek szczepu Wuhan, SARS-CoV-2 rozprzestrzeniał się pod koniec października 2019 r

Dr Ishi ma nadzieję na potencjał ich fotokatalizatora. „Może spowodować zmniejszenie zużycia energii słonecznej dwutlenku węgla w przemyśle”2 Emisje i dwutlenek węgla w atmosferze2 Jest to łatwe do skalowania, zrównoważone rozwiązanie w zakresie energii odnawialnej, które zajmuje się globalnym ociepleniem i zmianami klimatycznymi, czyniąc życie ludzi bezpieczniejszym i zdrowszym.

Zespół twierdzi, że następnym krokiem jest zbadanie możliwości wykorzystania fotokatalizatora do generowania słonecznego wodoru. Być może jednak przyszłość ludzkości jest świetlana!

Odniesienie: „Jednoetapowa synteza światła widzialnego CO2 Fotokatalizator redukcyjny nanorurek węglowych w jodze”, Mayar Zubaidi, Kenta Kobayashi, Yusuke Ishii i Shinji Kawasaki, 12 maja 2021 r. Dostępne tutaj Raporty naukowe.
DOI: 10.1038 / s41598-021-89706-2