Нанотрубки диоксида титана под воздействием солнечного света помогают извлекать углекислый газ из атмосферы

 


Исследователи Университета штата Пеннсильвании (Pennsylvania State University) разработали способ превращения смеси углекислого газа и водного пара в природный газ и другие гидрокарбонаты. Разработка может стать определенным решением в борьбе с повышением уровня углекислого газа в атмосфере, а также предложить один из путей производства альтернативного топлива.

«Каждые 12 дней мир потребляет около одного миллиарда баррелей нефти, при сжигании которой выбросы углекислого газа в атмосферу составляют примерно 450 миллионов тонн, как говорит руководитель исследований Крейг Граймс (Craig Grimes), профессор Университета штата Пенсильвания, чья команда учёных и разработала способ. – Один из путей борьбы с проблемой увеличения СО2 в атмосфере- это переработка двуокиси углерода в высокоэнергетическое топливо, что имеет смысл только при наличии возобновляемого источника энергии, каким как раз и является солнечное излучение».

Для реализации способа ученые из Пеннсильвании разработали устройство, основой которого являются нанотрубки диоксида титана, играющие роль катализатора в определенных химических реакциях. Это устройство, питаемое только лишь энергией естественного солнечного света, способно превращать смесь углекислого газа и водного пара в природный газ и некоторые другие углеводородные соединения.

В последнее время и другие группы исследователей разрабатывали методы превращения диоксида углерода в органические соединения, такие как метан, часто с применением наночастиц диоксида титана в качестве катализатора, но, в отличие от группы Крейга Граймса, для поддержания реакций они использовали ультрафиолетовое излучение.

Настоящим научным открытием является разработка метода, который действует для более широкого диапазона видимых частот, включая солнечный свет. Учёные выяснили, что могут увеличить каталитическую способность диоксида титана, сформировав его в нанотрубки, каждая приблизительно 135 нанометров в диаметре и 40 микрон в длину, чтобы увеличить площадь поверхности. Для усиления их активности нанотрубки были покрыты каталитической медью.

Внутрь металлической камеры с кварцевым отверстием были помещены трубки, туда накачивалась смесь диоксида углерода и водного пара, после чего камера подвергалась воздействию солнечного света в течение трёх часов.

Энергия солнечного света трансформировала диоксид углерода и водный пар в метан и сопутствующие органические соединения, такие как этан, пропан, бутан, пентан и гексан, а также некоторые другие материалы в более низких концентрациях. Суммарная производительность, полученная в лаборатории – 160 микролитров в час на грамм нанотрубок. Эти результаты в 20 раз превышают все описанные ранее методы, но пока ещё слишком низкие для непосредственного практического применения.

В ходе экспериментов ученые установили также, что если реакцию остановить раньше, то можно получить смесь оксида углерода (СО) и водорода, известную как синтетический газ, который, в свою очередь, можно преобразовать в дизельное топливо.


Источник: NanoNewsNet