Дослідницька група DGIST розробила передовий фотокаталізатор, який ефективно перетворює CO2 на метан, потенційно пропонуючи стійке рішення для боротьби з глобальним потеплінням. Професор Ін Су Іл і його команда з Департаменту енергетики та інженерії DGIST успішно розробили високоефективний фотокаталізатор. Ця інновація здатна перетворювати вуглекислий газ (CO2), значний фактор зміни клімату, на метан (CH4), широко відомий як природний газ.
Глобальне потепління спричиняє аномальний клімат у всьому світі, що загрожує виживанню людської раси. Зменшення викидів парникових газів має вирішальне значення для вирішення дедалі більшої занепокоєності проблеми глобального потепління, яка вимагає перетворення атмосферного вуглекислого газу на інші речовини. Фотокаталітична технологія – це екологічно чисте рішення, яке перетворює вуглекислий газ на корисні речовини, такі як природний газ, використовуючи лише сонячну енергію та воду. Видобутий природний газ може використовуватися в нашому повсякденному житті як паливо для систем опалення та охолодження та транспортних засобів.
Покращення фотокаталітичних матеріалів
Дослідницька група поєднала селенід кадмію, який поглинає видиме та інфрачервоне світло, з діоксидом титану — оксидом металу та добре відомим фотокаталітичним матеріалом — для високоефективного перетворення вуглекислого газу на природний газ.
Раніше кристалічний діоксид титану, який має структуру періодичної гратки, аналізували як фотокаталітичний матеріал. Однак утворення активних центрів для тривалентних катіонів титану (Ti3+) було обмежено через регулярне розташування частинок. Щоб подолати цю проблему, команда професора Іна вдосконалила каталітичну реакцію, використовуючи аморфний діоксид титану, який може утворювати більш активні центри для Ti3+ через нерегулярні розташування частинок, які не мають періодичності структури решітки.
На додаток до покращеного каталізу, процес перенесення заряду є стабільним, забезпечуючи достатню кількість електронів для участі в реакції. Це сприяє перетворенню вуглекислого газу в сполуки вуглецю, зокрема метанове паливо. Крім того, на відміну від звичайних фотокаталізаторів, які вимагають високих температур для регенерації, аморфні каталізатори можна регенерувати протягом однієї хвилини, коли кисень подається в реактор без нагрівання.
Висока ефективність і майбутні напрямки досліджень
Нещодавно розроблений дослідницькою групою аморфний фотокаталізатор із діоксиду титану та селеніду кадмію (TiO2-CdSe) підтримував ефективність перетворення метану на 99,3% протягом перших 6 годин після 18 годин фотореакції, роблячи його в 4,22 раза більш регенеративним, ніж кристалічний фотокаталізатор (C-TiO2-CdSe), що має такий же склад.
«Це дослідження важливе тим, що ми розробили каталізатор з регенеративними активними центрами та визначили механізм, за допомогою якого вуглекислий газ перетворюється на метан за допомогою аморфного каталізатора за допомогою комп’ютерних хімічних досліджень», — сказав професор DGIST Ін. «Ми проведемо подальші дослідження, щоб зменшити втрати енергії аморфного фотокаталізатора та підвищити його довгострокову стабільність для майбутньої комерціалізації технології», — додав він.