(a) Figuren visar färgförändringen av fotokatalysatorn som utvecklats av forskargruppen. Det visar att den reducerade titandioxiden absorberar ljus mer mot höger och färgen blir mörkare. (B) En graf som jämför metanproduktionseffektiviteten för fotokatalysatorerna som utvecklats av forskargruppen och de befintliga fotokatalysatorerna. Metanproduktionseffektiviteten för fotokatalysatorn (0,35-BT-30) som utvecklats av teamet är överlägsen andra fotokatalysatorer. (c) Energinivådiagrammet för fotokatalysatorn utvecklat av forskargruppen. Det visar egenskapen att syreatomerna på ytan av titandioxid är defekterade och bandgapet styrs genom att ändra oxidationsnummer från 4 till 3. Kredit:Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST)
En forskargrupp inom energivetenskap och teknik vid DGIST har utvecklat en titandioxid (TiO2)-baserad, högeffektiv fotokatalysator som omvandlar koldioxid till metan med en enkel reduktionsmetod.
Fotokatalysatorerna som utvecklats av forskargruppen kan användas för att omvandla koldioxid till bränslen som metan. Därför, det kan tillämpas på tekniker för koldioxidminskning och resursåtervinning.
Antropogena utsläpp av växthusgaser, speciellt CO2, är en viktig faktor som driver globala klimatförändringar; hållbar, lågkolhalt, lätt bärbara bränslen är ett av de mest akuta behoven i det moderna samhället. För detta ändamål, det har pågått en världsomspännande ansträngning för att hitta sätt att omvandla koldioxid, en stor bidragande faktor till den globala uppvärmningen, till ett användbart bränsle, som väte, metan, etanol, metanol och butanol.
För att kunna använda koldioxid som en resurs, det är viktigt att öka omvandlingseffektiviteten och ljusabsorptionseffektiviteten vid omvandling av koldioxid till bränsle, och att använda fotokatalysatorer för att förhindra sekundära skadliga ämnen.
Återvinning av koldioxid beror på att syntetisera material som titandioxid, kopparoxid, och reducerad grafenoxid, eller styra strukturen och ytan av fotokatalysatormaterial. DGIST:s forskargrupp har upptäckt en syntesmetod som snabbt reducerar titandioxid (TiO2) vid låga temperaturer med hjälp av ett starkt reduktionsmedel, natriumborhydrid (NaBH4).
I studien, titandioxidbaserade fotokatalysatorer som använder denna syntesmetod visade 12,49 procent omvandling av metan till fotokemisk koldioxid i gasfasen, vilket representerar den högsta omvandlingsfrekvensen bland de introducerade fotokatalysatorerna hittills.
Dessutom, fotokatalysatorn som utvecklats av forskargruppen uppvisar kontrollerat bandgap genom omvandlingen av oxidationstalet från fyra till tre genom att bryta syreatomerna på ytan av titandioxid. Denna förändring ökar mängden ljusabsorption och separerar effektivt laddningen, vilket resulterar i högre kolomvandling av koldioxid. Dessutom, experimentet har också visat att effektiviteten av metanomvandlingen av koldioxid kan ökas upp till 29 gånger med platinananopartiklar.
Professor In sa, "Den nyutvecklade titandioxidfotokatalysatorn är överlägsen de andra fotokatalysatorerna som rapporterats så långt eftersom den har enastående koldioxidomvandlingseffektivitet samt utmärkt stabilitet. Vi skulle vilja bidra till utvecklingen av koldioxidreduktion och återvinningsteknik genom att genomföra ytterligare forskning för att förbättra konverteringseffektiviteten i den utsträckning som den kan kommersialiseras."
