In breed ferspraat boaiemmineraal, α-izer-(III) oxyhydroxide, die bliken in recyclebere katalysator te wêzen foar de fotoreduksje fan koalstofdiokside ta mierensoer. Ofbylding: Prof. Kazuhiko Maeda
Fotoreduksje fan CO2 nei transportearbere brânstoffen lykas mierensoer (HCOOH) is in goede manier om tanimmende CO2-nivo's yn 'e atmosfear te bestriden. Om mei dizze taak te helpen, selektearre in ûndersyksteam fan it Tokyo Institute of Technology in maklik beskikber mineraal op basis fan izer en laden it op in aluminiumoxide-drager om in katalysator te ûntwikkeljen dy't CO2 effisjint kin omsette yn HCOOH, sawat 90% selektiviteit!
Elektryske auto's binne in oantreklike opsje foar in protte minsken, en in wichtige reden is dat se gjin koalstofútstjit hawwe. In grut neidiel foar in protte is lykwols har gebrek oan berik en lange oplaadtiden. Hjir hawwe floeibere brânstoffen lykas benzine in grut foardiel. Harren hege enerzjytichtens betsjut lange beriken en fluch tanken.
Oerskeakelje fan benzine of diesel nei in oare floeibere brânstof kin koalstofútstjit eliminearje, wylst de foardielen fan floeibere brânstoffen behâlden wurde. Yn in brânstofsel kin bygelyks mieresûr in motor oandriuwe, wylst wetter en koalstofdiokside frijkomme. As mieresûr lykwols produsearre wurdt troch atmosfearyske CO2 te ferminderjen nei HCOOH, dan is de ienige nettoútfier wetter.
Tanimmende koalstofdioksidenivo's yn ús atmosfear en har bydrage oan 'e opwaarming fan 'e ierde binne no algemien nijs. Doe't ûndersikers eksperimintearren mei ferskate oanpakken foar it probleem, ûntstie in effektive oplossing - it omsetten fan oerstallige koalstofdiokside yn 'e atmosfear yn enerzjyrike gemikaliën.
De produksje fan brânstoffen lykas mierensoer (HCOOH) troch de fotoreduksje fan CO2 yn sinneljocht hat koartlyn in soad oandacht lutsen, om't it proses in dûbeld foardiel hat: it ferminderet oermjittige CO2-útstjit en helpt ek de enerzjy te minimalisearjen dy't wy op it stuit tekoart hawwe. As in poerbêste drager foar wetterstof mei hege enerzjytichtens kin HCOOH enerzjy leverje troch ferbaarning, wylst allinich wetter as byprodukt frijkomt.
Om dizze lukrative oplossing in werklikheid te meitsjen, hawwe wittenskippers fotokatalytyske systemen ûntwikkele dy't koalstofdiokside ferminderje mei help fan sinneljocht. Dit systeem bestiet út in ljochtabsorberend substraat (d.w.s. in fotosensibilisator) en in katalysator dy't de meardere elektronoerdracht mooglik makket dy't nedich is foar de reduksje fan CO2 nei HCOOH. En sa begûn men te sykjen nei geskikte en effisjinte katalysatoren!
Fotokatalytyske reduksje fan koalstofdiokside mei gebrûk fan faak brûkte gearstalde ynfografiken. Ofbylding: Professor Kazuhiko Maeda
Fanwegen harren effisjinsje en potinsjele recycleberens wurde fêste katalysatoren beskôge as de bêste kandidaten foar dizze taak, en yn 'e rin fan' e jierren binne de katalytyske mooglikheden fan in protte kobalt-, mangaan-, nikkel- en izerbasearre metaal-organyske raamwurken (MOF's) ûndersocht, wêrûnder de lêste wat foardielen hat boppe oare metalen. De measte izerbasearre katalysatoren dy't oant no ta rapportearre binne, produsearje lykwols allinich koalstofmonokside as it haadprodukt, net HCOOH.
Dit probleem waard lykwols fluch oplost troch in team fan ûndersikers oan it Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) ûnder lieding fan professor Kazuhiko Maeda. Yn in resinte stúdzje publisearre yn it gemysk tydskrift Angewandte Chemie, demonstrearre it team in katalysator op basis fan aluminiumoxide (Al2O3) mei α-izer(III) oxyhydroxide (α-FeO​​​ OH; geotyt). De nije α-FeO​​​OH/Al2O3 katalysator fertoant poerbêste CO2 nei HCOOH-konverzjeprestaasjes en poerbêste recycleberens. Doe't him frege waard oer harren kar fan katalysator, sei professor Maeda: "Wy wolle mear oerfloedige eleminten ûndersykje as katalysatoren yn CO2-fotoreduksjesystemen. Wy hawwe in fêste katalysator nedich dy't aktyf, recycleber, net-giftich en goedkeap is. Dêrom hawwe wy breed ferspraat boaiemmineralen lykas goethyt keazen foar ús eksperiminten."
It team brûkte in ienfâldige impregnaasjemetoade om harren katalysator te synthetisearjen. Se brûkten doe izer-stipe Al2O3-materialen om CO2 fotokatalytysk te ferminderjen by keamertemperatuer yn 'e oanwêzigens fan in op rutenium basearre (Ru) fotosensibilisator, elektrondonor en sichtber ljocht mei golflingten fan mear as 400 nanometer.
De resultaten binne tige bemoedigjend. De selektiviteit fan harren systeem foar it haadprodukt HCOOH wie 80–90% mei in kwantumopbringst fan 4,3% (wat de effisjinsje fan it systeem oanjout).
Dizze stúdzje presintearret in earste yn syn soarte fêste katalysator op basis fan izer dy't HCOOH kin generearje yn kombinaasje mei in effisjinte fotosensibilisator. It besprekt ek it belang fan goed stipemateriaal (Al2O3) en it effekt dêrfan op 'e fotogemyske reduksjereaksje.
Ynsjoch út dit ûndersyk kin helpe by it ûntwikkeljen fan nije edelmetaalfrije katalysatoren foar de fotoreduksje fan koalstofdiokside ta oare nuttige gemikaliën. "Us ûndersyk lit sjen dat it paad nei in griene enerzjy-ekonomy net yngewikkeld is. Sels ienfâldige metoaden foar it tarieden fan katalysatoren kinne geweldige resultaten opleverje, en it is bekend dat ferbiningen dy't oerfloedich binne oan ferbiningen op ierde, as se stipe wurde troch ferbiningen lykas aluminiumoxide, brûkt wurde kinne as in selektive katalysator foar CO2-reduksje," konkludearret prof. Maeda.
Referinsjes: "Alumina-Stipe Alpha-Iron (III) Oxyhydroxide as in Recyclable Solid Catalyst foar CO2 Photoreduction ûnder Visible Light" troch Daehyeon An, Dr Shunta Nishioka, Dr Shuhei Yasuda, Dr Tomoki Kanazawa, Dr Yoshinobu Kamakura, Prof. Kazuhiko Maeda, 12 maaie 2022, Angewandte Chemie.DOI: 10.1002 / anie.202204948
"Dêr hawwe floeibere brânstoffen lykas benzine in grut foardiel. Harren hege enerzjytichtens betsjut lange beriken en fluch tanken."
Hoe sit it mei wat sifers? Hoe ferhâldt de enerzjytichtens fan mierensoer him ta benzine? Mei mar ien koalstofatoom yn 'e gemyske formule twifelje ik oft it sels mar yn 'e buert fan benzine komme soe.
Derneist is de rook tige giftich en, as soer, is it mear korrosyf as benzine. Dit binne gjin ûnoplosbere yngenieursproblemen, mar útsein as mieresûr wichtige foardielen biedt by it fergrutsjen fan it berik en it ferminderjen fan de tiid foar it opladen fan batterijen, is it wierskynlik de muoite net wurdich.
As se fan doel wiene om goethiet út 'e boaiem te winnen, soe it in enerzjy-yntinsive mynbouoperaasje wêze en potinsjeel skealik foar it miljeu.
Se kinne in protte goethiet yn 'e boaiem neame, om't ik fermoedzje dat it mear enerzjy nedich wêze soe om de nedige grûnstoffen te krijen en se te reagearjen om goethiet te synthetisearjen.
It is needsaaklik om nei de hiele libbensyklus fan it proses te sjen en de enerzjykosten fan alles te berekkenjen. NASA fûn net sa'n ding as in fergese lansearring. Oaren moatte dit yn gedachten hâlde.
SciTechDaily: Thússide fan it bêste technijs sûnt 1998. Bliuw op 'e hichte fan it lêste technijs fia e-post of sosjale media.
Allinnich al tinke oan de smoarge en bedwelmjende smaken fan BBQ is genôch om de measte minsken te wetterjen. De simmer is hjir, en foar in protte ...