Forskare har utvecklat en ny fotokatalysator, som heter Rh/InGaN1-x Ox , som är en nanoarkitektur som består av rodiumnanopartiklar förankrade på syremodifierade indiumgalliumnitridnantrådar odlade på kiselsubstrat.
Under koncentrerad solbelysning uppvisar detta kompositmaterial enastående prestanda för torrreformering av metan (DRM) med CO2 , vilket uppnår en syngasutvecklingshastighet på 180,9 mmol gkatt -1 h -1 med 96,3 % selektivitet. Detta representerar en betydande förbättring jämfört med konventionella katalytiska system, som ofta kräver hög energitillförsel och lider av snabb deaktivering.
"Vårt arbete representerar ett stort steg framåt för att ta itu med de dubbla utmaningarna med utsläpp av växthusgaser och hållbar energiproduktion", säger Prof. Baowen Zhou, ledande forskare från Shanghai Jiao Tong University. "Genom att utnyttja kraften i solenergi och rationellt utformad nanoarkitektur har vi visat en grön och effektiv väg för att omvandla avfallsgaser till värdefulla kemiska resurser."
Forskarna tillskriver den exceptionella prestandan hos deras fotokatalysator till de synergistiska effekterna som uppstår från integrationen av de fotoaktiva InGaN nanotrådarna, syremodifierad yta och katalytiskt aktiva rodiumnanopartiklar. Mekanistiska studier visade att de inkorporerade syreatomerna spelar en avgörande roll för att främja CO2 aktivering, underlättar CO-generering och undertrycker katalysatordeaktivering via koksavsättning.
Resultaten av denna forskning, publicerade i Science Bulletin , bana väg för utvecklingen av avancerade fotokatalytiska system för hållbar produktion av bränslen och kemikalier från förnybara resurser. Teamet tror att deras tillvägagångssätt kan utvidgas till andra viktiga kemiska reaktioner, vilket erbjuder nya möjligheter för grönare kemisk industri.
"Vi är entusiastiska över möjligheterna med denna teknik", säger professor Baowen Zhou. "Genom att ytterligare optimera katalysatordesignen och reaktorkonfigurationen strävar vi efter att skala upp processen och visa dess lönsamhet för praktiska tillämpningar."
Mer information: Yixin Li et al, Rh/InGaN1−O nanoarkitektur för ljusdriven metanreformering med koldioxid mot syngas, Science Bulletin (2024). DOI:10.1016/j.scib.2024.02.020
Tillhandahålls av Science China Press
