Koper- en platina-nanodeeltjes die aan het oppervlak van een blauwe titania-fotokatalysator worden toegevoegd, verbeteren aanzienlijk het vermogen om atmosferische kooldioxide te recyclen tot koolwaterstofbrandstoffen.

De gemodificeerde fotokatalysator is ontwikkeld en getest door onderzoekers van het Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), met collega's in Korea, Japan, en de VS. Het zette zonlicht om in brandstof met een efficiëntie van 3,3% over perioden van 30 minuten. Deze 'fotoconversie-efficiëntie' is een belangrijke mijlpaal, de onderzoekers rapporteren in hun studie gepubliceerd in het tijdschrift Energie- en milieuwetenschappen , omdat het betekent dat grootschalig gebruik van deze technologie een realistischer perspectief wordt.

Fotokatalysatoren zijn halfgeleidende materialen die de energie van zonlicht kunnen gebruiken om een ​​chemische reactie te katalyseren. Wetenschappers onderzoeken het gebruik ervan om schadelijke kooldioxide uit de atmosfeer op te vangen als een van de vele middelen om de opwarming van de aarde te verminderen. Sommige fotokatalysatoren worden getest op hun vermogen om kooldioxide te recyclen tot koolwaterstofbrandstoffen zoals methaan, het hoofdbestanddeel van aardgas. Bij de verbranding van methaan komt minder koolstofdioxide vrij in de atmosfeer in vergelijking met andere fossiele brandstoffen, waardoor het een aantrekkelijk alternatief is. Maar wetenschappers hebben het moeilijk gevonden om fotokatalysatoren te maken die een voldoende grote opbrengst aan koolwaterstofproducten produceren om praktisch te kunnen worden gebruikt.

Professor Su-Il In van DGIST's Department of Energy Science and Engineering en zijn collega's hebben een blauwe titania-fotokatalysator gewijzigd door koper- en platina-nanodeeltjes aan het oppervlak toe te voegen.

Koper heeft een goede kooldioxide-adsorptie, terwijl platina erg goed is in het scheiden van de broodnodige ladingen die door de blauwe titania worden gegenereerd van de energie van de zon.

Het team ontwikkelde een unieke opstelling om de fotoconversie-efficiëntie van de katalysator nauwkeurig te meten. De katalysator werd in een kamer geplaatst die een meetbare hoeveelheid kunstmatig zonlicht ontving. Kooldioxidegas en waterdamp bewogen door de kamer, over de katalysator gaan. Een analysator heeft de gasvormige componenten gemeten die uit de kamer komen als gevolg van de fotokatalytische reactie.

De blauwe titaanoxidekatalysator zet de energie in zonlicht om in ladingen die worden overgebracht naar de koolstof- en waterstofmoleculen in koolstofdioxide en water om ze om te zetten in methaan en ethaangassen. De toevoeging van koper- en platina-nanodeeltjes op het oppervlak van de katalysator bleek de efficiëntie van dit proces aanzienlijk te verbeteren.

"De fotokatalysator heeft een zeer hoge conversie-efficiëntie en is relatief eenvoudig te vervaardigen, waardoor het voordelig is voor commercialisering, " zegt prof. In. "

Het team is van plan zijn inspanningen voort te zetten om de fotoconversie-efficiëntie van de katalysator verder te verbeteren, om het dik genoeg te maken om al het invallende licht te absorberen, en om de mechanische integriteit te verbeteren om gemakkelijker te kunnen hanteren.