Источник фото: MaxPixel, (CC0)

Химики разработали молекулу, которая использует свет или электричество для преобразования углекислого газа в монооксид углерода - источник углерода с нейтральным топливом - более эффективно, чем любой другой метод «сокращения углерода».

«Если вы можете создать достаточно эффективную молекулу для этой реакции, она будет производить энергию, свободную и сохраняемую в виде топлива», - говорит руководитель исследования Лян-ши Ли, адъюнкт-профессор химического факультета Университета Индианы Блумингтон. «Это исследование является серьезным скачком в этом направлении».

Сжигание топлива, такого как окись углерода, вызывает углекислый газ и выделяет энергию. Обращение углекислого газа обратно в топливо требует, по крайней мере, одного и того же количества энергии. Основной целью ученых было уменьшение избыточной энергии.

Это именно то, что достигает молекула Ли: требуется, чтобы наименьшее количество энергии сообщалось до сих пор, чтобы стимулировать образование моноксида углерода. Молекула - комплекс наноэфен-рения, соединенный через органическое соединение, известное как бипиридин, вызывает высокоэффективную реакцию, которая превращает углекислый газ в монооксид углерода.

Способность эффективно и исключительно создавать монооксид углерода является значительной из-за универсальности молекулы.

«Окись углерода является важным сырьем во многих промышленных процессах», - говорит Ли. «Это также способ хранить энергию как углерод-нейтральное топливо, так как вы не возвращаете больше углерода в атмосферу, чем вы уже удалили. Вы просто перевыпускаете солнечную энергию, которую вы использовали для ее создания ».

Секрет эффективности молекулы - нанограф - нанометровая фигура графита, обычная форма углерода (т. Е. Черный «свинец» в карандашах), потому что темный цвет материала поглощает большое количество солнечного света.

Ли говорит, что комплексы бипиридин-металл уже давно изучены для уменьшения двуокиси углерода до окиси углерода с солнечным светом. Но эти молекулы могут использовать только крошечную щель света в солнечном свете, прежде всего в ультрафиолетовой области, которая невидима невооруженным глазом. Напротив, молекула использует поглощающую способность света nanographene для создания реакции, которая использует солнечный свет на длине волны до 600 нанометров - большую часть спектра видимого света.

По существу, говорит Ли, молекула действует как двухчастная система: наноэфирный «коллектор энергии», поглощающий энергию от солнечного света и атомный рения «двигатель», который вырабатывает монооксид углерода. Энергетический коллектор управляет потоком электронов к атому рения, который неоднократно связывает и превращает обычно стабильный углекислый газ в монооксид углерода.

Идея связать nanographene с металлом возникла из-за более ранних усилий Ли по созданию более эффективного солнечного элемента с материалом на основе углерода. «Мы спросили себя: можно ли вырезать средний человек - солнечные батареи - и использовать только светопоглощающее качество нанографа, чтобы стимулировать реакцию?» - говорит он.

Затем Ли планирует сделать молекулу более мощной, в том числе сделать ее дольше и выжить в нежидкой форме, поскольку твердые катализаторы легче использовать в реальном мире. Он также работает над заменой атома рения в молекуле - редким элементом - марганцем, более распространенным и менее дорогим металлом.

Бюро Университета штата Индиана вице-проректора по исследованиям и Национальный научный фонд поддержали исследование, которое появилось в Журнал Американского химического общества.

Источник: Университет Индианы

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon