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人工光合作用將二氧化碳轉化為液體燃料

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-06-24   瀏覽次數:0
核心提示:  研究人員開發出一種新方法,利用水,二氧化碳和可見光來生產液體燃料,包括環保燃料。    研究人員一直致力于模仿植物光
  研究人員開發出一種新方法,利用水,二氧化碳和可見光來生產液體燃料,包括環保燃料。
  
  研究人員一直致力于模仿植物光合作用并將二氧化碳轉化為新型環保燃料的眾多方法。現在,伊利諾伊大學的化學家開發出一種新方法,該方法使用水,二氧化碳和可見光成功生產燃料。
 
人工光合作用將二氧化碳轉化為液體燃料
  
  該研究為主導的PRASHANT耆那教,一個化學在伊利諾伊大學教授香檳分校,是因為它是一種直接的“太陽能與燃料”的轉換,不需要使用一個電化學電池的獨特的。
  
  納米結構
  
  “我們最近的工作有一個特別之處在于,我們使用納米級結構具有捕獲可見光的特殊能力,并用它來驅動二氧化碳轉化為富含能量的碳氫化合物,”Jain說。
  
  植物利用陽光在水和二氧化碳之間產生化學反應,以葡萄糖的形式產生和儲存太陽能。博士后研究員Jain和Sungju Yu開發了一種人工過程,該過程使用植物在自然光合作用中使用的可見光譜相同的綠光部分,將二氧化碳和水轉化為燃料。
  
  與其他人工光合作用過程不同,研究人員開發的不使用犧牲劑來實現轉換,Jain告訴我們。然而,該系統確實使用富電子金納米顆粒形式的催化劑來產生反應。
  
  “在我們的系統中,水被氧化并收獲質子,類似于光合作用中發生的情況,”他說。“其次,用作光催化劑的金納米結構在可見光激發下不會降解,因此它們可以循環使用而無需再生。”
  
  Jain描述了該過程如何適用于設計新聞。他說,研究人員將聚焦的綠光照射到光吸收催化劑薄膜上,該薄膜由聚合物浸漬在飽含二氧化碳的水中的金納米顆粒組成。
  
  “水介質含有一小部分室溫離子液體,它可以促進催化活性,因為它可以重組二氧化碳并使其更具活性,”Jain解釋道。“金納米粒子非常有效地吸收綠光。吸收的光導致在金納米粒子內產生高能電荷載體。“
  
  然后將這些高能電子轉移到結合到金納米顆粒表面的二氧化碳分子,顆粒將高能電荷轉移到二氧化碳上。
  
  能量孔的轉移
  
  “能量空穴被轉移到與金納米粒子表面結合的水分子上,從而引發水的氧化,從而產生質子,”Jain解釋道。“帶電的二氧化碳帶電衍生物接受來自金納米粒子的質子和附加電子,形成碳氫化合物碎片,它們可以相互結合形成[各種氣體]。”
  
  在該過程中產生的燃料包括甲烷或天然氣; 乙烯; 乙炔; 丙烯; 和丙烷,他說。Jain補充道,該過程還產生氫氣,這是一種清潔燃料,燃燒后不會導致二氧化碳排放。研究人員在Nature Communications雜志上發表了一篇關于他們工作的論文。
  
  Jain說,該團隊希望其研究最終能夠從過量的二氧化碳和其他可持續資源(如陽光)中獲得復雜的,可液化的碳氫化合物。他說,除了填充更多的能量密度之外,這些燃料比氣體更容易,更安全,更經濟。它們還可以幫助減少二氧化碳排放。
  
  “特別是,使用陽光,二氧化碳和水 - 所有豐富的資源 - 作為燃料生產的來源是理想的,”Jain說。“將二氧化碳循環回碳氫化合物也有效地起到了逆轉二氧化碳排放的作用。這主要是植物王國如何幫助維持平衡的碳循環。“
  
  研究人員計劃繼續他們的工作,調整他們使用的催化劑,以提高化學反應的效率,以便他們可以擴大批量生產的過程,Jain說。
  
  “我們還希望減輕目前光能轉化為能源豐富債券的瓶頸,”他說。“通過改進的材料設計和反應條件的調整,有可能提高這種轉化的效率和燃料的產量。”
  
  Elizabeth Montalbano是一位自由撰稿人,撰寫了20多年的技術和文化。她曾在鳳凰城,舊金山和紐約市作為專業記者生活和工作。在空閑時間,她喜歡沖浪,旅游,音樂,瑜伽和烹飪。她目前居住在葡萄牙西南海岸的一個村莊。
 
 
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