Исследователи недавно сообщили о своих выводах в Nature Communications.«Преобразование углекислого газа в полезные химические вещества избирательным и эффективным способом остается серьезной проблемой в исследованиях возобновляемой и устойчивой энергии», — говорит Фэн Цзяо, доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии и ведущий исследователь проекта.Соавторами статьи являются Ци Лу, научный сотрудник, и Джонатан Розен, аспирант, работающий с Цзяо.Исследователи обнаружили, что когда они использовали нанопористый серебряный электрокатализатор, он был в 3000 раз активнее, чем поликристаллическое серебро, катализатор, обычно используемый для преобразования диоксида углерода в полезные химические вещества.
Серебро считается многообещающим материалом для катализатора восстановления диоксида углерода из-за его высокой селективности — примерно 81 процент — и из-за того, что оно стоит намного меньше, чем катализаторы из других драгоценных металлов. Кроме того, поскольку оно неорганическое, серебро остается более стабильным в суровых каталитических условиях.
Исключительно высокая активность, по словам Цзяо, вероятно, связана с чрезвычайно большой и сильно искривленной внутренней поверхностью разработанного UD электрокатализатора, которая примерно в 150 раз больше и в 20 раз более активна, чем поликристаллическое серебро.Цзяо объяснил, что активным центрам на изогнутой внутренней поверхности требуется гораздо меньшее, чем ожидалось, напряжение для преодоления энергетического барьера активации, необходимого для запуска реакции.
Полученный монооксид углерода, продолжил он, можно использовать в качестве промышленного сырья для производства синтетического топлива, при этом сокращая промышленные выбросы диоксида углерода на целых 40 процентов.Чтобы подтвердить уникальность своих выводов, исследователи сравнили разработанный UD нанопористый серебряный катализатор с другими потенциальными электрокатализаторами на основе диоксида углерода, включая поликристаллическое серебро и другие наноструктуры серебра, такие как наночастицы и нанопроволоки.Испытания в идентичных условиях подтвердили значительные преимущества непористого серебряного катализатора по сравнению с другими серебряными катализаторами в водной среде.
Сокращение выбросов углекислого газа парниковых газов в результате использования ископаемого топлива считается критически важным для человеческого общества. За последние 20 лет электрокаталитическое сокращение выбросов углекислого газа привлекло внимание из-за способности использовать электричество из возобновляемых источников энергии, таких как ветер, солнце и волны.
В идеале, сказал Цзяо, кто-то хотел бы преобразовать углекислый газ, производимый на электростанциях, нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах, в топливо или другие химические вещества за счет использования возобновляемых источников энергии.В отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата за 2007 год говорится, что 19 процентов выбросов парниковых газов в 2004 году были вызваны промышленностью, согласно веб-сайту Агентства по охране окружающей среды.
«Селективное преобразование диоксида углерода в монооксид углерода — многообещающий путь получения чистой энергии, но это технически сложный процесс», — сказал Цзяо. «Мы надеемся, что разработанный нами катализатор проложит путь к будущим достижениям в этой области».Работа исследовательской группы поддерживается за счет финансирования со стороны Фонда нефтяных исследований Американского химического общества и Исследовательского фонда Университета Делавэра.
Цзяо запатентовал новую технику нанесения в сотрудничестве с Управлением экономических инноваций и партнерства UD.