Defekter i nanosilica kan rädda planeten jorden från global uppvärmning. Kredit:Ayan Maity, TIFR, Mumbai
En alltför stor mängd koldioxid är den främsta orsaken till klimatförändringarna. En av de bästa metoderna är att fånga upp och omvandla koldioxid (CO 2 ) till bränsle som metan. Å andra sidan, ett hållbart sätt att lösa energiproblemet är att generera alternativ energikälla, dock, utmaningar relaterade till lagring av förnybar el hindrar utvecklingen av dessa tekniker. Således, CO 2 omvandling till metan med förnybart väte har stor potential att ge en lösning på dessa två problem med överdriven koldioxid 2 nivåer, och den tidsmässiga obalansen mellan förnybar elproduktion och efterfrågan, samt vätgaslagring.
De mest kända katalysatorerna för CO 2 metanering är understödda nanopartiklar av metaller. Dock, de flesta av dem lider av frågan om stabilitet såväl som selektivitet mot metan framför CO. Det bästa sättet att lösa problemet med katalysatorstabilitet är att ersätta aktiva platser (metallnanopartiklar) med metallfria aktiva platser som är såväl katalytiska som stabila. även i en luftmiljö vid höga temperaturer.
I det här arbetet, Forskare vid TIFR har utvecklat det tekniska protokollet för magnesioterma defekter för att designa ett nytt katalysatorsystem där aktiva platser för nanopartiklar av metall ersattes med defekter som katalytiskt aktiva.
Detta är den första "metallfria-ligandfria" katalysatorn för CO 2 omvandling. Defekterna i nanosilica omvandlar CO 2 till metan med utmärkt produktivitet och selektivitet. Vidare, metall nanopartiklar krävdes inte, och defekta platserna ensamma fungerade som katalytiska platser för koldioxidaktivering och vätedissociation, och deras samarbetsåtgärd omvandlade CO 2 till metan.
Katalysatorn är återvinningsbar och stabil i mer än 200 timmar med 10 000 μmol g -1 h -1 produktiviteten för metan. I synnerhet, till skillnad från dyra metallkatalysatorer, den katalytiska aktiviteten för metanproduktion ökade avsevärt efter varje regenereringscykel, nå mer än dubbelt så hög metanproduktionshastighet efter åtta regenereringscykler jämfört med den initiala katalysatorns prestanda.
Spektroskopistudierna gav atomistiska insikter i de olika defektplatserna (Si radikala centra, O-vakans, och icke-överbryggande syrehålscentra) när det gäller deras koncentrationer, anslutning, och kooperativitet. In-situ spektroskopistudie gav mekanistiska insikter på molekylär nivå, indikerar möjliga vägar för CO 2 omvandling till metan och kolmonoxid, vilket ytterligare bekräftades av beräkningsstudie i samarbete med prof. Ayan Datta från Indian Association of Cultivation Science (IACS), Kolkata.
