CO2の変換-光による

ロジウム製の紫外線照射ナノ粒子により、室温での反応が可能

CO2のメタンへの変換は、UV照射により立方体形状のロジウムナノ粒子で達成されます。 ©デューク大学
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新しいナノスケールのロジウム触媒は、温室効果ガスのCO2をエネルギー源のメタンに変換し、実質的に不要な副産物を生成せず、この目的のために1つのUVランプのみを必要とします。 これは、使用される粒子が非常に小さいため、光学特性が変化し、照射されたUV光からのエネルギーを利用できるためです。

二酸化炭素は、気候変動の一部を担っている温室効果ガスについてよく話題になっています。 CO2の排出を避けるために、業界では悪名高いガスを他の製品に変換する触媒を使用しています。 この例は、水素を含むCO2の水とメタンへの変換です。 後者は再び温室効果ガスですが、天然ガスのエネルギー源として、または化学産業の製品の基本的な構成要素として使用できます。

光が熱を「駆動」に置き換えます

これまでのところ、反応促進触媒の使用にもかかわらず、CO2をメタンに変換するには高温が必要でした。 デューク大学の研究者は現在、室温で反応を行うことができました-光エネルギーのみで駆動します。 彼らは、希少金属ロジウムからナノ粒子を作成し、300°Cと室温で高出力UV LEDの照射下でのCO2変換性能を比較しました。

驚くべき結果:熱がないにもかかわらず、CO2は紫外線で反応し、加熱された比較サンプルよりも高い選択性でさえ反応しました。 望ましい生成物であるメタンに加えて300°Cで、望ましくない有毒ガスの一酸化炭素(CO)が形成されましたが、ロジウムナノ粒子にほぼ100%純粋なメタンを紫外線で照射すると生成されました。

ロジウムはナノスケールで他の光を吸収します

研究者がロジウム粒子に使用する効果は、プラズモン共鳴と呼ばれます。 「基本的に、プラズモニックナノ粒子は、可視光または紫外光を非常に効率的に吸収し、たとえば強力な電界を生成できる小さなアンテナのように機能します」とデューク大学のヘンリーエブリットは言います。 ディスプレイ

この特別な特性によってのみ、反応に必要なエネルギーは、従来の熱源からではなく、照射された光から利用でき、ほぼ100%のメタンの選択性を達成できます。 「特定の経路に影響を与えるために光を使用できるという事実は非常にエキサイティングです」とデューク大学の上級著者であるJie Liuは言います。

将来の目標:太陽光で触媒を運転する

高温と高選択性なしでCO2をメタンに変換する可能性は、メタンと一酸化炭素の混合物を精製するために必要な時間とエネルギーの面で多大な節約の可能性をすでに約束しています。 、 ロジウム粒子のサイズをさらに小さくすることにより、科学者たちは、自然の太陽光でも将来のCO2変換を実現できることを望んでいます。 「私たちは触媒に対するこのエキサイティングな新しいアプローチの探求を始めたところです」とLiu氏は言います。 (Nature Communications、2017; doi:10.1038 / NCOMMS14542)

(デューク大学、2017年2月3日-CLU)