Umwandlung von CO2 in grünen Kraftstoff mit innovativem, sonnenlichtbetriebenem Katalysator
von Sophie Jenkins
London, Großbritannien (SPX), 28. März 2024
In einer bahnbrechenden Studie haben Wissenschaftler eine Methode entwickelt, um Kohlendioxid (CO2) mithilfe von Sonnenlicht und einem neuartigen Katalysator, der aus einzelnen Kupferatomen auf nanokristallinem Kohlenstoffnitrid besteht, in Methanol umzuwandeln. Diese Innovation könnte die Produktion nachhaltiger Kraftstoffe erheblich beeinflussen und zur Reduzierung der globalen Erwärmung beitragen.
Die Zusammenarbeit, an der Experten der University of Nottingham, der University of Birmingham, der University of Queensland und der Universität Ulm beteiligt sind, konzentriert sich auf einen photokatalytischen Prozess. Bei dieser Methode wird Licht auf ein Halbleitermaterial gestrahlt, das Elektronen zur Reaktion mit CO2 und Wasser anregt und so Methanol erzeugt, einen brauchbaren grünen Kraftstoff. Die Ergebnisse der Studie wurden im Sustainable Energy and Fuels Journal der Royal Society of Chemistry dokumentiert.
Die Photokatalyse wurde bereits früher erforscht, stand jedoch vor Herausforderungen hinsichtlich Effizienz und Selektivität. Die Forschung führt ein Kohlenstoffnitridmaterial mit Kupferatomen ein, das die Umwandlung von CO2 in Methanol unter Sonneneinstrahlung verbessert. Dr. Madasamy Thangamuthu, Co-Leiter der Forschung an der University of Nottingham, betonte die Bedeutung der Kontrolle von Materialien im Nanomaßstab, um eine hohe Lichtabsorption und eine effiziente Ladungstrennung zu erreichen.
Das innovative Kohlenstoffnitrid wurde durch Erhitzen auf einen bestimmten Kristallinitätsgrad hergestellt, wodurch seine Eigenschaften für die Photokatalyse optimiert wurden. Die Kupferatome wurden dann durch Magnetronsputtern hinzugefügt, ein lösungsmittelfreies Verfahren, das einen engen Kontakt zwischen den Halbleiter- und Metallatomen gewährleistet.
Tara LeMercier, eine an den Experimenten beteiligte Doktorandin, teilte mit, dass das neu gebildete Kohlenstoffnitrid auch ohne Kupfer deutlich aktiver sei als sein traditionelles Gegenstück. Die Einbeziehung von Kupfer steigerte nicht nur die Effizienz, sondern verlagerte auch die Produktion von Methan auf Methanol, was den Nachhaltigkeitszielen entspricht.
Professor Andrei Khlobystov betonte die Bedeutung der Verwendung reichlich vorhandener Elemente wie Kohlenstoff, Stickstoff und Kupfer im Katalysator und unterstrich seine Nachhaltigkeit und seinen potenziellen Beitrag zur Erreichung von Netto-Null-Emissionen im Vereinigten Königreich.
Diese Forschung ist ein Schritt zum Verständnis photokatalytischer Materialien für die CO2-Umwandlung und bietet einen Weg zur Entwicklung selektiver und abstimmbarer Katalysatoren für die Produktion grüner Kraftstoffe. Diese durch den EPSRC Program Grant finanzierte Initiative steht im Einklang mit dem Engagement der University of Nottingham für die Förderung umweltfreundlicher und nachhaltiger Technologien und wird durch die Einrichtung des Zero Carbon Clusters in den East Midlands weiter unterstützt.
Forschungsbericht:Synergie von nanokristallinem Kohlenstoffnitrid mit Cu-Einzelatomkatalysator führt zur selektiven photokatalytischen Reduktion von CO2 zu Methanol
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University of Nottingham
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- Quelle: https://www.biofueldaily.com/reports/Transforming_CO2_into_green_fuel_with_innovative_sunlight_powered_catalyst_999.html
