Исследовательской группе под руководством профессора Су-Иль Ин из Департамента энергетики и инженерии удалось разработать фотокатализаторы, которые могут преобразовывать углекислый газ в полезную энергию, такую как метан или этан.
По мере увеличения выбросов углекислого газа температура Земли повышается, и интерес к сокращению выбросов углекислого газа, главного виновника глобального потепления, возрастает. Кроме того, внимание также привлекает переход на повторное использование топлива для существующих ресурсов из-за истощения энергии. Для решения транснациональных экологических проблем все большее внимание привлекают исследования фотокатализаторов, которые необходимы для преобразования углекислого газа и воды в углеводородное топливо.
Хотя многие полупроводниковые материалы с большой шириной запрещенной зоны часто используются в исследованиях фотокатализаторов, они ограничены в поглощении солнечной энергии в различных областях. Таким образом, исследования фотокатализаторов, направленные на улучшение структуры и поверхности фотокатализатора для увеличения площади поглощения солнечной энергии или использования двумерных материалов с превосходным пропусканием электронов, продолжаются.
Исследовательская группа профессора Ина разработала высокоэффективный фотокатализатор, который может преобразовывать углекислый газ в метан (CH4) или этан (C2). H6), размещая графен на восстановленном диоксиде титана стабильным и эффективным способом.
Фотокатализатор, разработанный исследовательской группой, может избирательно преобразовывать углекислый газ из газа в метан или этан. Результаты показали, что его объем образования составляет 259 мкмоль/г и 77 мкмоль/г метана и этана соответственно, а степень его конверсии на 5,2% и 2,7% выше, чем у обычных фотокатализаторов на основе восстановленного диоксида титана. С точки зрения объема образования этана этот результат показывает самую высокую в мире эффективность при аналогичных экспериментальных условиях.
Кроме того, исследовательская группа впервые доказала, что поры движутся к графену из-за явлений изгиба полос, видимых на границах диоксида титана и графена, посредством международного совместного исследования, проведенного с исследовательской группой под руководством Джеймса Р. Дюрранта. на химическом факультете Имперского колледжа Лондона (ICL), Великобритания, с использованием фотоэлектронной спектроскопии.
Движение поры к графену активирует реакции, заставляя электроны собираться на поверхности восстановленного диоксида титана и образуя большое количество радикального метана (CH3) как полиэлектроны участвуют в реакциях. Исследовательская группа определила механизм образования метана, если образовавшийся метан-радикал реагирует с ионами водорода, и механизма образования этана, если метан-радикал реагирует друг с другом.
Катализирующий материал, разработанный исследовательской группой, как ожидается, будет применяться в различных областях, таких как производство материалов с высокой добавленной стоимостью в будущем, и использоваться для решения проблем глобального потепления и истощения энергетических ресурсов путем выборочного производство более высоких уровней углеводородных материалов с использованием солнечного света.
Профессор Ин сказал: «Фотокатализатор восстановленного диоксида титана с графеном, который был разработан на этот раз, имеет то преимущество, что он может избирательно производить CO2 в качестве пригодного для использования химического элемента, такого как метан или этан. Путем проведения последующих исследований который увеличивает скорость разговора, чтобы его можно было коммерциализировать, мы будем способствовать развитию технологии сокращения выбросов углекислого газа и превращения его в ресурс».