Strukturen för CuPS, kopparkomplexet som beter sig som redoxfotosensibilisator, och den manganbaserade katalysatorn som utvecklades i studien. Kreditera: Journal of the American Chemical Society
Forskare vid Tokyo Institute of Technology har utformat en CO 2 reduktionsmetod endast baserad på vanliga element. Uppnår en total kvantutbyte på 57 procent av CO 2 reduktionsprodukter, det är det högst presterande systemet i sitt slag som hittills rapporterats, höja utsikterna för kostnadseffektiva lösningar för koldioxidavskiljning.
Eftersom den globala uppvärmningen utgör en av de största utmaningarna för mänskligheten under 2000-talet, strävan att stävja montering av CO 2 utsläppen är mer pressande än någonsin.
I en studie publicerad i Journal of the American Chemical Society , Osamu Ishitani och kollegor vid Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) och Japans National Institute of Advanced Industrial Science and Technology rapporterar ett fotokatalytiskt system som för forskare närmare att uppnå artificiell fotosyntes – målet att skapa ett hållbart system som liknar det sätt som växter omvandlar CO 2 till användbar energi genom att använda jordnära metaller.
Även om metallkomplexa fotokatalytiska system har rapporterats för CO 2 minskning, många av dem använde ädel- och/eller sällsynta metallkomplex. Jämfört med dessa metoder som använder sällsynta metaller (som rutenium och rhenium), användningen av jord rikliga metaller är "grönare" och billig, och har därmed tilldragit sig stort intresse.
Deras nya process består av två komponenter (se figur):(1) ett kopparkomplex (CuPS) som beter sig som en redox-fotosensibilisator och (2) en manganbaserad katalysator, Mn(4OMe).
CuPS visade sig vara en stabil och effektiv redox fotosensibiliserare, eftersom sönderdelningen endast var 2 procent efter 12 timmars bestrålning. Dessutom, CuPS uppvisade en mycket starkare reduktionsförmåga jämfört med andra fotosensibilisatorer som hittills undersökts.
Teamet rapporterade att det totala kvantutbytet av CO 2 reduktionsprodukter var 57 procent, omsättningstalet baserat på mangankatalysatorn var över 1300 och selektiviteten för CO 2 minskningen var 95 procent.
Särskilt, siffran 57 procent är anmärkningsvärt, som forskarna kommenterar:"Såvitt vi vet, detta är det högsta kvantutbytet för CO 2 minskning med användning av rikligt med grundämnen och utbytet skulle vara jämförbart med det som erhålls med sällsynta metaller."
Studien belyser hur stegvisa framsteg inom kemi kan ha en stor inverkan på det bredare målet att arbeta mot en fossilbränslefri framtid.
