Wetenschappers van het Daegu Gyeongbuk Instituut voor Wetenschap en Technologie, Korea, een nieuwe "heterogestructureerde" fotokatalysator ontwikkelen met behulp van titanium en koper, twee overvloedige en relatief goedkope metalen. Hun kosteneffectieve syntheseprocedure, in combinatie met de hoge stabiliteit van de fotokatalysator, biedt een economisch haalbare manier om afvalkooldioxide en water om te zetten in bruikbare koolwaterstofbrandstoffen met eindeloos zonlicht.

De escalerende kooldioxide (CO ₂ ) emissies en de daaruit voortvloeiende versnelling van de klimaatverandering zijn alarmerend, en het is een uitdaging gebleken om haalbare manieren te vinden om de CO .-concentratie actief te verminderen ₂ in de atmosfeer. Wat als we inspiratie zouden putten uit fotosynthese, het proces waarbij planten zonlicht gebruiken om CO . om te zetten ₂ en water in bruikbare chemicaliën?

In een recente studie gepubliceerd in Toegepaste Katalyse B:Milieu , Prof Su-Il In en onderzoekers van het Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) in Korea ontwikkelden een nieuwe fotokatalysator voor het omzetten van CO ₂ in koolwaterstofbrandstoffen. Hun benadering is gebaseerd op het concept van "Z-schema" ladingsoverdrachtsmechanisme in heterogestructureerde fotokatalysatoren, waar de interfaces tussen twee verschillende materialen een centrale rol spelen in chemische processen die lijken op de elektronenoverdrachten in natuurlijke fotosynthese.

Ze versterkten de randen van gereduceerde titanium nanodeeltjes met dikoperoxide (Cu ₂ O) nanodeeltjes door fotodepositie, een unieke maar relatief eenvoudige en goedkope procedure. De rijke elektronendichtheid van gereduceerd titania aan het grensvlak helpt positieve ladingen te neutraliseren, elektronengaten genoemd, in Cu ₂ O, die zich anders overmatig ophopen en tot fotocorrosie leiden. Bovendien, de geometrische configuratie van de resulterende interfaces maakt het mogelijk dat beide materialen worden blootgesteld aan het reactieve medium en gezamenlijk de fotokatalytische prestaties verbeteren, in tegenstelling tot kern-schaalstructuren die eerder zijn ontwikkeld om fotocorrosie te voorkomen. Afgezien van zijn opmerkelijke CO ₂ conversie mogelijkheden, de voorgestelde fotokatalysator heeft andere voordelen, zoals Prof In uitlegt:"Afgezien van het vertonen van stabiele prestaties gedurende 42 uur bij continu gebruik, de voorgestelde fotokatalysator is samengesteld uit materialen die overvloedig aanwezig zijn in de aarde, wat enorm bijdraagt ​​aan de economische levensvatbaarheid."

De ontwikkeling en toepassing van haalbare methoden om CO . om te zetten ₂ in brandstof zou zowel milieu- als economische voordelen hebben. In dit verband, Prof In merkt op:"Fotokatalytische CO ₂ reductie is toepasbaar in processen die enorme hoeveelheden CO . produceren ₂ , zoals thermische centrales en industriële vergistingsinstallaties (distilleerderijen). Door deze technologie in dergelijke faciliteiten te integreren, krijgen ze toegang tot goedkope en overvloedige brandstof en verlagen ze de belasting op CO2-emissies." goedkopere energie zou positieve rimpeleffecten hebben in de hele economie, en deze studie toont een veelbelovende manier om daar te komen en tegelijkertijd groen te worden.