Wetenschap
Een fotokatalysator voor duurzame syngasproductie uit broeikasgassen
Onderzoekers hebben een nieuwe fotokatalysator ontwikkeld, genaamd Rh/InGaN1-x Ox , een nanoarchitectuur die bestaat uit rhodiumnanodeeltjes verankerd op met zuurstof gemodificeerde indium-galliumnitride-nanodraden gegroeid op siliciumsubstraten.
Onder geconcentreerd zonlicht vertoont dit composietmateriaal opmerkelijke prestaties voor de droge reforming van methaan (DRM) met CO2 , waarbij een syngasontwikkelingssnelheid van 180,9 mmol gcat wordt bereikt -1 h -1 met 96,3% selectiviteit. Dit betekent een aanzienlijke verbetering ten opzichte van conventionele katalytische systemen, die vaak een hoge energie-input vereisen en last hebben van snelle deactivering.
"Ons werk vertegenwoordigt een grote stap voorwaarts in het aanpakken van de dubbele uitdagingen van de uitstoot van broeikasgassen en de productie van duurzame energie", zegt prof. Baowen Zhou, hoofdonderzoeker van de Shanghai Jiao Tong Universiteit. "Door gebruik te maken van de kracht van zonne-energie en rationeel ontworpen nanoarchitectuur hebben we een groene en efficiënte route gedemonstreerd voor het omzetten van afvalgassen in waardevolle chemische hulpbronnen."
De onderzoekers schrijven de uitzonderlijke prestaties van hun fotokatalysator toe aan de synergetische effecten die voortkomen uit de integratie van de fotoactieve InGaN-nanodraden, het met zuurstof gemodificeerde oppervlak en katalytisch actieve rhodiumnanodeeltjes. Mechanistische studies hebben aangetoond dat de ingebouwde zuurstofatomen een cruciale rol spelen bij het bevorderen van CO2 activering, het faciliteren van de CO2-productie en het onderdrukken van de deactivering van de katalysator via de afzetting van verkooksing.
De bevindingen van dit onderzoek, gepubliceerd in Science Bulletin de weg vrijmaken voor de ontwikkeling van geavanceerde fotokatalytische systemen voor de duurzame productie van brandstoffen en chemicaliën uit hernieuwbare bronnen. Het team is van mening dat hun aanpak kan worden uitgebreid naar andere belangrijke chemische reacties, wat nieuwe kansen biedt voor het groener maken van de chemische industrie.
"We zijn enthousiast over de vooruitzichten van deze technologie", zegt prof. Baowen Zhou. "Door het katalysatorontwerp en de reactorconfiguratie verder te optimaliseren, willen we het proces opschalen en de haalbaarheid ervan voor praktische toepassingen aantonen."