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回收二氧化碳,生产更清洁的碳氢化合物燃料

时间:2019-6-11 9:07:13

DGIST的研究人员正接近开发出一种能带来双重打击的材料:回收大气中的二氧化碳,用于生产更清洁的碳氢化合物燃料。

添加到蓝色二氧化钛光催化剂表面的铜和铂纳米颗粒显著提高了其将大气中的二氧化碳回收为碳氢化合物燃料的能力。

这种改性光催化剂是由大邱京畿道科学技术研究所(DGIST)的研究人员与韩国、日本和美国的同事共同开发和测试的。它在30分钟内将阳光转化为燃料,效率为3.3%。研究人员在发表于《能源与环境科学》(Energy and Environmental Science)杂志上的研究报告中称,这种“光转换效率”是一个重要的里程碑,因为这意味着大规模使用这种技术正变得更加现实。

光催化剂是一种半导体材料,可以利用太阳光的能量催化化学反应。科学家们正在研究利用它们从大气中捕获有害的二氧化碳,作为缓解全球变暖的许多手段之一。一些光催化剂正在进行测试,看它们是否有能力将二氧化碳回收成碳氢化合物燃料,比如天然气中的主要成分甲烷。与其他化石燃料相比,甲烷燃烧释放到大气中的二氧化碳更少,这使得它成为一个有吸引力的替代品。但是,科学家们发现很难制造出能够产生足够多的碳氢化合物产品的光催化剂,使其应用于实际。

DGIST能源科学与工程系的Su-Il In教授和他的同事们通过在蓝色二氧化钛表面添加铜和铂纳米颗粒对其进行了改性。

铜具有良好的二氧化碳吸附性能,而铂则非常善于从太阳能中分离出蓝色二氧化钛所产生的迫切需要的电荷。

研究小组开发了一种独特的装置来精确测量催化剂的光转换效率。催化剂被放置在一个接受可计量的人造阳光的室内。二氧化碳气体和水蒸气穿过燃烧室,经过催化剂。一台分析仪测量了由于光催化反应而从气室中逸出的气体成分。

蓝色二氧化钛催化剂将阳光中的能量转化为电荷,电荷被转移到二氧化碳和水中的碳和氢分子上,将它们转化为甲烷和乙烷气体。研究发现,在催化剂表面添加铜和铂纳米粒子可以显著提高该工艺的效率。

“光催化剂具有很高的转化效率,相对容易制造,有利于商业化,”In教授说。”

该团队计划继续努力,进一步提高催化剂的光转换效率,使其足够厚,以吸收所有入射光,并提高其机械完整性,使操作更容易。


 
 
         
 
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