La ricerca evidenzia la conversione dell’anidride carbonica in carburante ecologico

I ricercatori sono riusciti a convertire l’anidride carbonica₂ Il metanolo viene convertito facendo brillare la luce solare su singoli atomi di rame depositati su un materiale fotoattivato, una scoperta che apre la strada a nuovi carburanti verdi.

Un team internazionale di ricercatori della Scuola di Chimica dell'Università di Nottingham, dell'Università di Birmingham, dell'Università del Queensland e dell'Università di Ulm hanno progettato un materiale costituito da rame stabilizzato su nitruro di carbonio nanocristallino. Gli atomi di rame sono annidati all'interno di una struttura nanocristallina, consentendo agli elettroni di trasferirsi dal nitruro di carbonio all'anidride carbonica₂È un passaggio essenziale nella produzione di metanolo dal biossido di carbonio₂ Sotto l'influenza della radiazione solare. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Sustainable Energy and Fuels Reale Società di Chimica.

Nella fotocatalisi, la luce viene irradiata su un materiale semiconduttore che eccita gli elettroni, consentendo loro di viaggiare attraverso il materiale per reagire con l'anidride carbonica₂ e acqua, da cui si ottengono una varietà di prodotti benefici, incluso il metanolo, un carburante verde. Nonostante i recenti progressi, questo processo soffre di una mancanza di efficienza e selettività.

L’anidride carbonica è il principale responsabile del riscaldamento globale. Sebbene sia possibile convertire la CO₂ Per ottenere prodotti utili, i metodi termici tradizionali si affidano all’idrogeno estratto da combustibili fossili. È importante sviluppare metodi alternativi basati sulla fotocatalisi e sulla stimolazione elettrica, sfruttando al tempo stesso l’energia solare sostenibile e l’abbondanza di acqua diffusa ovunque.

Dr. Madasamy Thangamuthu, ricercatore presso Scuola di chimica, Università di Nottingham“Esiste una grande varietà di materiali diversi utilizzati nella fotocatalisi. È importante che il fotocatalizzatore assorba la luce e separi i portatori di carica in modo molto efficiente. Nel nostro approccio, controlliamo il materiale su 'Abbiamo sviluppato una nuova forma di nitruro di carbonio' “Con nanodomini cristallini che consentono un'interazione efficace con la luce e una sufficiente separazione della carica”, ha affermato chi ha co-guidato il gruppo di ricerca.

I ricercatori hanno ideato un processo di riscaldamento del nitruro di carbonio al grado di cristallinità desiderato, che aumenta le proprietà funzionali di questo materiale per la fotocatalisi. Utilizzando lo sputtering del magnetron, hanno depositato il rame atomico in un processo senza solvente, consentendo un contatto intimo tra il semiconduttore e gli atomi di metallo.

“Abbiamo misurato la corrente generata dalla luce e l'abbiamo usata come standard per giudicare la qualità del catalizzatore”, ha detto Tara Lemercier, una dottoranda che ha svolto il lavoro sperimentale presso la School of Chemistry dell'Università di Nottingham. “Anche senza rame , la nuova forma di nitruro di carbonio è 44 volte più attiva del nitruro di carbonio convenzionale e con “Quindi, con nostra sorpresa, l'aggiunta di solo 1 mg di rame per 1 grammo di nitruro di carbonio ha quadruplicato questa efficienza e, cosa ancora più importante, ha cambiato la selettività dal metano , un altro gas serra, al metanolo, un prezioso combustibile verde.”

Professor Andrei Klobistov, Scuola di chimica, Università di NottinghamHa affermato: “La valorizzazione della CO2 è fondamentale per raggiungere l'ambizione zero del Regno Unito. È di vitale importanza garantire che i nostri catalizzatori siano sostenibili per questa importante reazione. Il grande vantaggio del nuovo catalizzatore è che è costituito da elementi sostenibili: carbonio, azoto e rame, tutti disponibili in abbondanza.” Sul nostro pianeta.”

Questa invenzione rappresenta un passo importante verso una comprensione più profonda dei materiali fotocatalitici nell'anidride carbonica₂trasformazione. Apre la strada alla creazione di catalizzatori altamente selettivi e sintonizzabili in cui il prodotto desiderato può essere ordinato controllando il catalizzatore su scala nanometrica.

Questo lavoro è finanziato dal programma EPSRC “Metal Atoms on Surfaces and Interfaces (MASI) for a Sustainable Future” www.masi.ac.uk Che è destinata a sviluppare catalizzatori per la conversione di tre molecole chiave – anidride carbonica, idrogeno e ammoniaca – di cruciale importanza per l’economia e l’ambiente. I catalizzatori MASI sono prodotti in modo atomicamente efficiente per garantire un uso sostenibile degli elementi chimici senza esaurire le scorte di oligoelementi e per sintetizzare la maggior parte degli elementi disponibili sulla Terra, come il carbonio e i metalli di base.

L'Università di Nottingham è impegnata a sostenere le tecnologie verdi e sostenibili. IL Gruppo a zero carbonio È ambientato nelle East Midlands per accelerare lo sviluppo e la diffusione dell’innovazione nelle industrie verdi e nella produzione avanzata.