Ученые в 24 раза увеличили эффективность преобразования углекислого газа
Металлический катализатор с полимерным покрытием, который ускоряет преобразование углекислого газа в полезные продукты, разработали ученые из университета Цукубы, 26 июля сообщает журнал ACS Catalysis.
Исследователи представили катализаторы из пористого олова (Sn), покрытые полиэтиленгликолем (ПЭГ), которые облегчают превращение углекислого газа в топливо на основе углерода. Полимерное покрытие захватывает молекулы диоксида углерода, а оловянная часть преобразует его в другие молекулы, например формиата (HCOO -), который может быть использован для питания топливных элементов.
«Мы стремились объединить эти два материала в единую каталитическую систему, которая могла бы удалять углекислый газ из окружающей среды и перерабатывать его в формиат. Однако трудно получить только желаемый продукт, формиат, с высокой производительностью и высоким выходом, поэтому нам пришлось доработать конструкцию катализатора», — говорит руководитель исследовательской группы профессор Есикадзу Ито.
Скорость получения формиата с помощью полимер-оловянного катализатора оказалась в 24 раза выше, чем у оловянного, и побочных продуктов обнаружено не было (выход формиата составил более 99%).
«Моделирование этой реакции с использованием теоретических расчетов показало повышенную скорость переноса углекислого газа полиэтиленгликолем к поверхности олова и объяснило ускоренное производство формиата», — объясняет аспирант Сэмюэль Чонг.
Более подробные расчеты показали, что, хотя отсутствие полимера ограничивает способность олова улавливать диоксид углерода, чрезмерно плотный слой ПЭГ также препятствует переносу газа на поверхность металла, уменьшая производство формиата. Поэтому наиболее оптимальным для улавливания углекислого газа является относительно разреженный слой ПЭГ на поверхности оловянных частиц.
Ученые говорят, что эта простая технология может быть использована для разработки систем, которые эффективно перерабатывают парниковые газы в полезные соединения, с последующим использованием в топливных элементах.
