Nanoscal Tin Catalynger ค้นพบวิธีการแปลง CO2 ที่สมดุล

นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่สมดุลซึ่งเพิ่มกิจกรรมระหว่างการใช้งานในระหว่างการแปลงคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ในผลิตภัณฑ์ที่มีค่า การค้นพบนี้นำเสนอแผนการออกแบบรุ่นใหม่สำหรับการออกแบบ electrocatalizers

ทีมความร่วมมือกับคณะวิชาเคมีของมหาวิทยาลัยน็อตติงแฮมและมหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮมพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทำจากสังกะสี micropics ที่ได้รับการสนับสนุนจากโครงสร้างคาร์บอน Nanotekstured ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคดีบุกและนาโนคาร์บอนกราไฟท์มีบทบาทสำคัญในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากอิเล็กโทรดถ่านหินไปยัง CO₂ โมเลกุล – ขั้นตอนที่จำเป็นในการแปลง CO₂ ในรูปแบบภายใต้ศักยภาพไฟฟ้าที่ใช้ ผลการศึกษาเหล่านี้ตีพิมพ์ใน ACS ใช้วัสดุพลังงาน

คอน₂ มันเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดภาวะโลกร้อน ในขณะที่อะไร₂ คุณสามารถแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์วิธีการระบายความร้อนแบบดั้งเดิมมักจะพึ่งพาไฮโดรเจนจากเชื้อเพลิงฟอสซิล ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพัฒนาวิธีการทางเลือกเช่นการใช้ไฟฟ้าซึ่งใช้แหล่งพลังงานที่ยั่งยืนเช่นพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมรวมถึงความพร้อมของน้ำที่อุดมสมบูรณ์เป็นแหล่งไฮโดรเจน

ใน electrocateralis การใช้ศักย์ไฟฟ้าสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาขับเคลื่อนอิเล็กตรอนโดยวัสดุเพื่อทำปฏิกิริยากับ CO₂ และน้ำผลิตสารประกอบที่มีค่า หนึ่งในผลิตภัณฑ์ดังกล่าว Forman มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์สารเคมีของโพลีเมอร์ยากาวและอื่น ๆ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดกระบวนการนี้จะต้องทำงานด้วยศักยภาพต่ำในขณะที่ยังคงความหนาแน่นและการเลือกในกระแสสูงเพื่อให้มั่นใจว่าการใช้อิเล็กตรอนอย่างมีประสิทธิภาพสำหรับการแปลง CO₂ ไปยังผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ

ดร. มาดามามะกามกูทูนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยน็อตติงแฮมเข้ายึดทีมวิจัยด้วยกันกล่าวว่า: “นักไฟฟ้าที่ประสบความสำเร็จจะต้องมีส่วนร่วมอย่างมาก₂ โมเลกุลและฉีดอิเล็กตรอนอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อทำลายพันธะเคมี เราได้พัฒนาอิเล็กโทรดคาร์บอนชนิดใหม่ที่มี nanovibers กราไฟต์ที่มีพื้นผิวใน nanoskala ที่มีพื้นผิวโค้งและขอบสเต็ปเปอร์เพื่อเพิ่มการมีปฏิสัมพันธ์กับอนุภาคดีบุก –

Tom Burwell ผู้ช่วยวิจัยจาก University of Nottingham เริ่มทำงานในขณะที่เรียนที่ศูนย์ฝึกอบรมด้านการฝึกอบรมด้านเคมีอย่างยั่งยืน เขาบอกว่าเขาพัฒนาวิธีการและดำเนินการทดลอง: “เราสามารถประเมินประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาได้โดยการวัดกระแสไฟฟ้าที่ใช้โดยการตอบสนองสิ่งที่เกิดขึ้น₂ โมเลกุล โดยปกติแล้วตัวเร่งปฏิกิริยาจะลดลงระหว่างการใช้งานซึ่งจะช่วยลดกิจกรรม น่าแปลกที่เราสังเกตเห็นกระแสที่ไหลผ่านกระป๋องไปยังคาร์บอน nanotekstorated เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องภายใน 48 ชั่วโมง การวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยายืนยันว่ามีการใช้อิเล็กตรอนเกือบทั้งหมดเพื่อลดสิ่งที่₂ ในการจัดรูปแบบโดยการเพิ่มประสิทธิภาพ 3.6 ในขณะที่ยังคงรักษาความสามารถในการเลือกเกือบ 100% –

นักวิทยาศาสตร์ได้เชื่อมโยงการปรับตัวด้วยตนเองนี้เข้ากับอนุภาคขนาดเล็กของดีบุกที่สลายตัวเป็นอนุภาคนาโนขนาดเล็กถึง 3 นาโนเมตรในระหว่างที่อะไร₂ ปฏิกิริยาลดลง Tom Burwell เพิ่ม: “ด้วยความช่วยเหลือของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเราพบว่าอนุภาคดีบุกขนาดเล็กได้รับการสัมผัสที่ดีขึ้นกับถ่านหิน nanotekstured อิเล็กโทรดปรับปรุงการขนส่งอิเล็กตรอนและเพิ่มจำนวนศูนย์ดีบุกที่ใช้งานอยู่เกือบสิบเท่า”

พฤติกรรมการเปลี่ยนแปลงนี้แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากการศึกษาก่อนหน้านี้ซึ่งการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในตัวเร่งปฏิกิริยามักถูกมองว่าเป็นอันตราย แต่ได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังในตัวเร่งปฏิกิริยาที่พัฒนาโดยทีมงานน็อตติงแฮมช่วยให้การปรับตัวของดีบุกและการปรับปรุงประสิทธิภาพ

ศาสตราจารย์ Andrea Khlobystov, School of Chemistry, University of Nottingham กล่าวว่า: “Con₂ มันไม่เพียง แต่เป็นก๊าซเรือนกระจกที่รู้จักกันดี แต่ยังเป็นวัตถุดิบที่มีค่าสำหรับการผลิตสารเคมี ดังนั้นการออกแบบตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่จากที่ดินที่ครอบคลุมโดยที่ดินเช่นถ่านหินและดีบุกเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับ CO ที่สมดุล₂ การแปลงและบรรลุเป้าหมายการปล่อยสุทธิเป้าหมายในสหราชอาณาจักร ตัวเร่งปฏิกิริยาของเราจะต้องยังคงทำงานอยู่เมื่อเทียบกับการใช้งานเป็นเวลานานเพื่อให้แน่ใจว่าคุ้มค่าที่สุด –

การค้นพบนี้หมายถึงขั้นตอนในการทำความเข้าใจการสนับสนุนสำหรับ electrocateralism ด้วยการควบคุมการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างตัวเร่งปฏิกิริยาและการสนับสนุนใน Nanoskala อย่างละเอียด₂ สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีค่า

ผลงานเหล่านี้ได้รับการสนับสนุนทางการเงินจากโปรแกรม EPSRC “อะตอมโลหะบนพื้นผิวและอินเทอร์เฟซ (MASI) สำหรับอนาคตที่ยั่งยืน” www.masi.ac.uk ซึ่งคือการพัฒนาวัสดุตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการแปลงโมเลกุลสำคัญสามตัวคือคาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจนและไฮโดรเจนและไฮโดรเจนและฉันแอมโมเนีย – ที่สำคัญที่สุดสำหรับเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม ตัวเร่งปฏิกิริยา MASI ทำในวิธีที่มีประสิทธิภาพอะตอมเพื่อให้แน่ใจว่าการใช้องค์ประกอบทางเคมีอย่างยั่งยืนโดยไม่อ่อนเพลียขององค์ประกอบที่หายากและสร้างองค์ประกอบโลกที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดเช่นคาร์บอนและโลหะพื้นฐาน

มหาวิทยาลัยน็อตติงแฮมอุทิศให้กับการปกป้องเทคโนโลยีสีเขียวและยั่งยืน Zero Carbon Cluster เพิ่งเปิดตัวใน East Midlands เพื่อเร่งการพัฒนาและการนำนวัตกรรมมาใช้ในอุตสาหกรรมสีเขียวและการผลิตขั้นสูง