De massiva utsläppen av CO2 från användningen av fossila bränslen har orsakat en rad miljöproblem och klimatförändringar. Drivs av den snabba utvecklingen av grönt väte och CO2 avskiljningsteknik, hydrering av CO2 till kolvätebränslen och kemikalier håller på att bli en lovande process för att minska koldioxidavtryck och lagring av förnybar energi. Fototermisk katalys möjliggör effektiv CO2 konvertering under milda förhållanden.
En studie ledd av Prof. Kang Cheng (College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University) och Prof. Ye Wang (College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University) utvärderade katalysatorer med användning av en högtrycksreaktor kvartsreaktor med fast bädd med en fyrkantig hålighet i mitten för att introducera ljus. Studien är publicerad i tidskriften Science China Chemistry .
En serie fototermiska katalysatorer av NiFe-legering syntetiserades med den urea-assisterade utfällningsmetoden för CO2 metanering, där de bimetalliska NiFe-nanopartiklarna med Al2 O3 eftersom den strukturella promotorn och Ni/Fe-atomförhållandet 7 hade den bästa katalytiska prestandan.
CO2 omvandlingsfrekvensen kan nå 98 %, CH4 selektiviteten är 99 % utan extern uppvärmning. Katalysatorn kan arbeta stabilt i mer än 100 timmar. Jämfört med andra katalysatorer fann man att den lilla legeringspartikelstorleken (~21 nm) och den unika skiktade strukturen hos NiFeAl-katalysatorn kunde förstärka LSPR-effekten av NiFe-legering.
Jämfört med Ni eller Fe kan NiFe-legeringar främja CO2 metanering synergiskt. Temperaturen på ytan av katalysatorn upptäcktes vara så hög som 356 °C under ljusbestrålning observerad av en infraröd kamera, vilket indikerar att katalysatorn effektivt kunde omvandla ljusenergi till värmeenergi.
Detta papper förberedde inte bara en effektiv katalysator för CO2 metanering men gav också idén till den strukturella designen av en fototermisk katalysator.
Mer information: Jiarong Li et al, Effektiv fototermisk CO2-metanering över NiFe-legeringsnanopartiklar med förbättrad lokaliserad ytplasmonresonanseffekt, Science China Chemistry (2023). DOI:10.1007/s11426-023-1876-4
Tillhandahålls av Science China Press
