DGIST Professor In Su-ils forskargrupp har utvecklat en högeffektiv fotokatalysator som använder solljus för att omvandla koldioxid (CO2 ), den primära orsaken till den globala uppvärmningen, till metan (CH4). ) bränsle. Forskargruppen förväntar sig att denna miljövänliga teknik kan tillämpas på Carbon Capture and Utilization-teknik (CCU).
Enligt ett amerikanskt universitetsforskarlag har den nuvarande koncentrationen av koldioxid i atmosfären nått sin högsta nivå på 14 miljoner år, med 420 ppm. Världsmeteorologiska organisationen (WMO) förutspår att 2024 kommer att bli ett varmare år än förra året på grund av El Niños inflytande.
World Economic Forum (WEF) har identifierat klimatförändringar som den största globala risken bland 34 kriser som världen står inför på områden inklusive ekonomi, samhälle, teknik och geopolitik, vilket kan leda till internationella konflikter som ett resultat av uttömning av resurser och polarisering. Därför är det oundvikligt att minska koncentrationen av koldioxid i atmosfären för att övervinna kriser orsakade av klimatförändringar.
I detta avseende har forskning på fotokatalysatorer, som kan minska koldioxidutsläppen och samtidigt omvandla det till användbart bränsle, aktivt bedrivits. Fotokatalysatorforskning har uppmärksammats som en lovande Carbon Capture and Utilization (CCU)-teknik för framtiden, eftersom de enbart förlitar sig på solljus utan behov av ytterligare energitillförsel, såsom elektricitet, vilket gör deras system i sig enkla.
De flesta fotokatalysatorer som hittills utvecklats är dock sammansatta av en kristallstruktur med regelbundet arrangerade atomer. Forskare har därför ställts inför begränsningar, såsom villkoren för att kompositionen ska hålla sig till arrangemanget av beståndsdelar, när de utformar olika aktiva punkter i katalysatorn samtidigt som strukturen bibehålls.
Mot denna bakgrund har professor In Su-ils forskargrupp vid DGIST utvecklat en högeffektiv fotokatalysator som inkluderar olika aktiva fläckar och förbättrar prestanda för elektronöverföring.
Forskargruppen tillverkade en "amorf struktur av In2 TiO5 photocatalyst" som innehåller "Ti 3+ aktiva fläckar som kan adsorbera och aktivera koldioxid" och "In 3+ aktiva fläckar som kan sönderdela vatten för att tillföra protoner," och införlivade det i molybdendiselenid (MoSe2 ) nanolager för att förbättra prestanda för elektronöverföring.
Genom strukturanalys bekräftade forskargruppen att den nyutvecklade fotokatalysatorn omvandlar metan 51 gånger mer än den kommersiellt tillgängliga TiO2 fotokatalysatorer.
Professor In Su-il vid DGIST sa:"Denna forskning har betydelse eftersom den har utvecklat en högeffektiv fotokatalysatorteknologi med dubbla aktiva punkter. Vi kommer att genomföra uppföljande forskning om att förbättra energiförlusten och stabiliteten hos amorfa fotokatalysatorer för framtida kommersialisering av teknik."
Forskningen är publicerad i Chemical Engineering Journal .
Mer information: Niket S. Powar et al, Dynamic Ti 3+ och In 3+ dubbla aktiva webbplatser på In2 TiO5 för att förbättra synligt ljus-drivet gasfas fotokatalytisk CO2 reduktion, Chemical Engineering Journal (2023). DOI:10.1016/j.cej.2023.147966
Journalinformation: Chemical Engineering Journal
Tillhandahålls av DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology)
