E wäit verbreeten Buedemmineral, α-Eisen-(III)-Oxyhydroxid, gouf als e recycléierbare Katalysator fir d'Fotoreduktioun vu Kuelendioxid zu Amberesäure fonnt. Quell: Prof. Kazuhiko Maeda
Photoreduktioun vu CO2 zu transportéierbare Brennstoffer wéi Ameensäure (HCOOH) ass e gudde Wee fir géint déi steigend CO2-Niveauen an der Atmosphär ze kämpfen. Fir dës Aufgab z'ënnerstëtzen, huet e Fuerschungsteam vum Tokyo Institute of Technology e liicht verfügbart Eisenbaséiert Mineral ausgewielt an et op en Aluminiumoxidträger gelueden, fir e Katalysator z'entwéckelen, deen CO2 effizient an HCOOH ëmwandele kann, mat enger Selektivitéit vu ronn 90%!
Elektroautoen si fir vill Leit eng attraktiv Optioun, an ee wichtege Grond ass, datt se keng CO2-Emissiounen hunn. En groussen Nodeel fir vill ass awer hir feelend Reechwäit a laang Opluedzäiten. Hei hunn flësseg Brennstoffer wéi Benzin e grousse Virdeel. Hir héich Energiedicht bedeit grouss Reechwäit a séier Opluedzäiten.
Wann ee vu Benzin oder Diesel op en anere flëssege Brennstoff wiesselt, kann een d'Kuelestoffemissioune eliminéieren, wärend d'Virdeeler vu flëssege Brennstoffer behalen. An enger Brennstoffzell kann zum Beispill Amberesäure e Motor undreiwen, während Waasser a Kuelendioxid fräigesat ginn. Wann awer Amberesäure duerch d'Reduktioun vun atmosphäreschem CO2 zu HCOOH produzéiert gëtt, dann ass déi eenzeg Nettoproduktioun Waasser.
Déi steigend Kuelendioxidniveauen an eiser Atmosphär a wéi se zur globaler Erwiermung bäidroen, sinn elo allgemeng Neiegkeeten. Wéi d'Fuerscher mat verschiddenen Approche fir dëst Problem experimentéiert hunn, ass eng effektiv Léisung entstanen - d'Ëmwandlung vun iwwerschëssegem Kuelendioxid an der Atmosphär an energieräich Chemikalien.
D'Produktioun vu Brennstoffer wéi Ameensäure (HCOOH) duerch d'Fotoreduktioun vu CO2 am Sonneliicht huet an der leschter Zäit vill Opmierksamkeet op sech gezunn, well de Prozess en duebele Virdeel huet: e reduzéiert iwwerschësseg CO2-Emissiounen an hëlleft och den Energiemangel ze minimiséieren, mat deem mir de Moment konfrontéiert sinn. Als exzellenten Träger fir Waasserstoff mat héijer Energiedicht kann HCOOH Energie duerch Verbrennung liwweren, während nëmme Waasser als Nieweprodukt fräigesat gëtt.
Fir dës lukrativ Léisung an d'Realitéit ëmzesetzen, hunn d'Wëssenschaftler photokatalytesch Systemer entwéckelt, déi Kuelendioxid mat Hëllef vum Sonneliicht reduzéieren. Dëst System besteet aus engem liichtabsorbéierende Substrat (dh engem Photosensibilisator) an engem Katalysator, deen den Transfer vu ville Elektronen erméiglecht, deen fir d'Reduktioun vu CO2 zu HCOOH néideg ass. An dofir huet d'Sich no passenden an effiziente Katalysatoren ugefaangen!
Photokatalytesch Reduktioun vu Kuelendioxid mat Hëllef vu gängegen, verbonnene Infografiken. Quell: Professor Kazuhiko Maeda
Wéinst hirer Effizienz a potenzieller Recycléierbarkeet gëllen fest Katalysatoren als déi bescht Kandidaten fir dës Aufgab, an iwwer d'Jore goufen déi katalytesch Fäegkeete vu ville metallorganesche Gerüster (MOFs) op Kobalt-, Mangan-, Néckel- an Eisenbasis exploréiert, dorënner huet déi lescht e puer Virdeeler géintiwwer anere Metaller. Wéinst hirer Effizienz a potenzieller Recyclingméiglechkeet produzéieren déi meescht Katalysatoren op Eisenbasis, déi bis elo gemellt goufen, awer nëmme Kuelemonoxid als Haaptprodukt, net HCOOH.
Dëst Problem gouf awer séier vun engem Fuerscherteam vum Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) ënner der Leedung vun der Professorin Kazuhiko Maeda geléist. An enger rezenter Studie, déi an der Chemiezäitschrëft Angewandte Chemie publizéiert gouf, huet d'Team en Aluminiumoxid (Al2O3)-gestëtzten Eisen-baséierten Katalysator mat α-Eisen(III)-Oxyhydroxid (α-FeO​​​OH; Geothit) demonstréiert. Den neien α-FeO​​​OH/Al2O3 Katalysator weist eng exzellent CO2-zu-HCOOH-Konversiounsleistung an eng exzellent Recycléierbarkeet. Wéi si no hirer Wiel vum Katalysator gefrot gouf, sot d'Professorin Maeda: "Mir wëlle méi heefeg Elementer als Katalysatoren a CO2-Photoreduktiounssystemer entdecken. Mir brauchen e feste Katalysator, deen aktiv, recycléierbar, net gëfteg an net deier ass. Dofir hu mir wäit verbreet Buedemmineralstoffer wéi Goethit fir eis Experimenter gewielt."
D'Team huet eng einfach Imprägnatiounsmethod benotzt fir hire Katalysator ze synthetiséieren. Duerno hunn si eisengestëtzte Al2O3-Materialien benotzt fir CO2 bei Raumtemperatur photokatalytesch ze reduzéieren, an der Präsenz vun engem op Ruthenium baséierten (Ru) Photosensibilisator, engem Elektronendonor a siichtbarem Liicht mat Wellelängten iwwer 400 Nanometer.
D'Resultater si ganz encouragéierend. D'Selektivitéit vun hirem System fir den Haaptprodukt HCOOH louch bei 80–90 % mat enger Quanteausbezuelung vu 4,3 % (wat op d'Effizienz vum System hiweist).
Dës Studie presentéiert en éischte vun senger Aart op Eisenbasis festen Katalysator, deen HCOOH generéiere kann, wann e mat engem effiziente Photosensibilisator kombinéiert gëtt. Si diskutéiert och d'Wichtegkeet vum passenden Trägermaterial (Al2O3) an säin Effekt op d'photochemesch Reduktiounsreaktioun.
D'Erkenntnesser aus dëser Fuerschung kéinten hëllefen, nei Katalysatoren ouni Edelmetaller fir d'Fotoreduktioun vu Kuelendioxid zu aner nëtzlech Chemikalien z'entwéckelen. „Eis Fuerschung weist, datt de Wee zu enger grénger Energiewirtschaft net komplizéiert ass. Och einfach Methode fir d'Virbereedung vu Katalysatoren kënne super Resultater bréngen, an et ass bekannt, datt Verbindungen, déi op der Äerd reich sinn, wa se vu Verbindungen wéi Aluminiumoxid ënnerstëtzt ginn, als selektive Katalysator fir d'CO2-Reduktioun benotzt kënne ginn“, schléisst de Professer Maeda of.
Referenzen: "Aluminiumoxid-Ënnerstëtzt Alpha-Eisen (III) Oxyhydroxid als Recyclable Solid Catalyst for CO2 Photoreduction under Visible Light" vum Daehyeon An, Dr Shunta Nishioka, Dr Shuhei Yasuda, Dr Tomoki Kanazawa, Dr Yoshinobu Kamakura, Prof. Kazuhiko Maeda, 12 May 2022, Angewandte Chemie.DOI: 10.1002 / anie.202204948
„Do hunn flësseg Brennstoffer wéi Benzin e grousse Virdeel. Hir héich Energiedicht bedeit grouss Reechwäit a séier Optanken.“
Wéi wier et mat e puer Zuelen? Wéi vergläicht sech d'Energiedicht vun Amberesäure mat Benzin? Mat nëmmen engem Kuelestoffatom an der chemescher Formel bezweifelen ech, datt et iwwerhaapt no bei Benzin kéim.
Zousätzlech ass de Geroch ganz gëfteg an, als Säure, méi korrosiv wéi Benzin. Dëst sinn keng onléisbar Ingenieursproblemer, awer ausser Amberesäure bitt bedeitend Virdeeler fir d'Reechwäit ze erhéijen an d'Batteriezäit ze verkierzen, ass et wahrscheinlech net derwäert.
Wa si geplangt hätten, Goethit aus dem Buedem ze extrahéieren, wier dat eng energieintensiv Biergbauoperatioun a potenziell schiedlech fir d'Ëmwelt.
Si kéinte vill Goethit am Buedem ernimmen, well ech verdächtegen, datt et méi Energie brauch fir déi néideg Réistoffer ze kréien an se ze reagéieren fir Goethit ze synthetiséieren.
Et ass néideg, de ganze Liewenszyklus vum Prozess ze kucken an d'Energiekäschte vun allem ze berechnen. D'NASA huet sou eppes wéi e gratis Start net fonnt. Anerer mussen dat am Kapp behalen.
SciTechDaily: D'Heemecht vun de beschten Tech-Neiegkeeten zënter 1998. Bleift iwwer déi lescht Tech-Neiegkeeten per E-Mail oder soziale Medien um Lafenden.
Just un déi raucheg an berouschend Aromen vum BBQ ze denken ass genuch fir déi meescht Leit ze spieren. De Summer ass do, a fir vill…