استفاده از مس برای تبدیل CO ۲ و سوخت پایدار!

به گزارش مجله خبری نگار،دانشمندان رویکردی را ابداع کرده‌اند که در آن اتم‌های مس به تبدیل گاز کربن دی‌اکسید (CO ۲) که زمین را گرم می‌کند، به سوخت پایدار کمک می‌کنند.

به نقل از اس‌ای، این تیم با تابش نور به ماده فعال شده موفق به تولید متانول شد که می‌تواند جایگزین سوخت‌های فسیلی شود.

تجمع گاز CO ۲ در جو زمین باعث افزایش دمای جهانی و تسریع تغییرات آب و هوایی می‌شود.

کربن دی‌اکسید محصول جانبی سوختن سوخت‌های مبتنی بر کربن است، اما می‌تواند در جو رها نشود و دوباره به محصولات مفید تبدیل شود. این محصولات را می‌توان دوباره استفاده کرد و یک اقتصاد چرخشی ایجاد کرد.

با این حال، این رویکرد‌ها نیاز به منبع گاز هیدروژن دارند که آن نیز از سوخت‌های فسیلی به دست می‌آید و انتشار گاز‌های گلخانه‌ای را در این فرآیند افزایش می‌دهد.

فتوکاتالیز و الکتروکاتالیز می‌توانند از نور خورشید و آب فراوان استفاده کنند و CO ۲ را به محصولات مفید تبدیل کنند، اما این فرآیند نیز چندان کارآمد نیست؛ بنابراین برای تقویت این فرآیند، محققان دانشگاه کوئینزلند، دانشگاه اولم، دانشگاه بیرمنگام و دانشگاه ناتینگهام با هم همکاری کردند تا چاره‌ای بیابند.

فتوکاتالیست جدید برای تبدیل CO ۲

در فتوکاتالیز، نور خورشید به یک ماده نیمه‌رسانا تابیده می‌شود تا الکترون‌ها را تحریک کند. این الکترون‌ها از میان مواد عبور می‌کنند و با کربن دی اکسید و آب واکنش می‌دهند و محصولاتی مانند متانول تولید می‌کنند.

اگرچه مواد زیادی برای دستیابی به این هدف استفاده شده است، اما محققان به دنبال موادی هستند که بتوانند به طور مؤثر بار‌ها را حمل کنند.

آن‌ها نیترید کربن را گرم کردند تا خواص آن را برای فتوکاتالیز به حداکثر برسانند. این تیم از اتم‌های مس استفاده کرد که از نزدیک به نیمه‌رسانا متصل می‌شوند. ضمن اینکه در کل این فرآیند از حلال استفاده نشد.

ماداسامی تانگاموتو، پژوهشگر دانشکده شیمی در دانشگاه ناتینگهام گفت: ما در رویکرد خود، مواد را در مقیاس نانو کنترل می‌کنیم. ما شکل جدیدی از نیترید کربن را با حوزه‌های نانومقیاس کریستالی توسعه دادیم که امکان تعامل مؤثر با نور و جداسازی بار کافی را فراهم می‌کند.

این ماده جدید چگونه عمل کرد؟

تارا لی‌مرسیه، دانشجوی دکترای شیمی در دانشگاه ناتینگهام افزود: ما جریان تولیدشده توسط نور را اندازه‌گیری کردیم و از آن به عنوان معیاری برای قضاوت در مورد کیفیت کاتالیزور استفاده کردیم. شکل جدید نیترید کربن حتی بدون مس نیز ۴۴ برابر فعال‌تر از نیترید کربن سنتی است.

افزودن تنها یک میلی گرم مس به یک گرم نیترید کربن، کارایی این فتوکاتالیست را چهار برابر کرد.

محققان در یک بیانیه مطبوعاتی گفتند این نیمه‌رسانا به جای ساخت متان که یکی دیگر از گاز‌های گلخانه‌ای است، شروع به تولید متانول که سوخت ارزشمندی است، کرد.

آندری خلبیستوف، استاد دانشکده شیمی در دانشگاه ناتینگهام می‌گوید: اطمینان از پایداری مواد کاتالیزور ما برای این واکنش مهم بسیار مهم است. یک مزیت بزرگ کاتالیزور جدید این است که از عناصر پایدار شامل کربن، نیتروژن و مس تشکیل شده است که همگی در سیاره ما بسیار فراوان هستند.

این اختراع گام مهمی در درک مواد فتوکاتالیستی است که می‌تواند به تبدیل CO ۲ کمک کند و امکان ایجاد کاتالیزور‌های انتخابی و قابل تنظیم را فراهم می‌کند. این کاتالیزور‌ها را می‌توان با ایجاد تغییراتی در مقیاس نانو افزایش داد.

ایده کلی استفاده از این مواد، به جای عناصر کمیاب زمین است.

یافته‌های این پژوهش در مجله Sustainable Energy and Fuels منتشر شده است.