Новий фотокаталізатор, розроблений Шанхайським університетом Цзяо Тонг, пропонує екологічний ефективний метод перетворення парникових газів у хімічні речовини за допомогою сонячної енергії, що є значним прогресом у сталому хімічному виробництві.
Новий фотокаталізатор під назвою Rh/InGaN1-xOx являє собою наноархітектуру, що складається з наночастинок родію, закріплених на модифікованих киснем нанодротах нітриду індію-галію, вирощених на кремнієвих підкладках. При концентрованому сонячному освітленні цей композитний матеріал демонструє надзвичайну продуктивність для сухого риформінгу метану (DRM) з CO2, досягаючи швидкості виділення синтез-газу 180,9 ммоль г кат-1 год-1 з 96,3% селективністю. Це є суттєвим покращенням у порівнянні зі звичайними каталітичними системами, які часто вимагають великих витрат енергії та страждають від швидкої дезактивації.
«Наша робота являє собою великий крок вперед у вирішенні подвійних проблем викидів парникових газів і сталого виробництва енергії», — сказав професор Баовень Чжоу, провідний дослідник Шанхайського університету Цзяо Тонг. «Використовуючи силу сонячної енергії та раціонально розроблену наноархітектуру, ми продемонстрували екологічний та ефективний шлях перетворення відпрацьованих газів у цінні хімічні ресурси».
Синергічні ефекти та механізми
Дослідники пояснюють виняткову продуктивність свого фотокаталізатора синергічним ефектом, що виникає внаслідок інтеграції фотоактивних нанодротів InGaN, модифікованої киснем поверхні та каталітично активних наночастинок родію. Механічні дослідження показали, що включені атоми кисню відіграють вирішальну роль у сприянні активації CO2, сприянні утворенню CO та придушенні дезактивації каталізатора через коксування.
Результати цього дослідження, опубліковані в престижному журналі Science Bulletin, відкривають шлях до розробки передових фотокаталітичних систем для сталого виробництва палива та хімікатів з відновлюваних ресурсів. Команда вважає, що їхній підхід можна поширити на інші важливі хімічні реакції, пропонуючи нові можливості для екологізації хімічної промисловості.
«Ми в захваті від перспектив цієї технології», – сказав професор Баовень Чжоу. «Шляхом подальшої оптимізації конструкції каталізатора та конфігурації реактора ми прагнемо збільшити масштаб процесу та продемонструвати його життєздатність для практичного застосування».