(a) Imágenes de muestra obtenidas en diferentes etapas de síntesis (b) Evolución acumulativa de metano y etano para diferentes muestras de Pt% en peso sensibilizadas 0.50-G / RBT. Crédito:Instituto de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk (DGIST)
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Su-Il In del Departamento de Ciencia e Ingeniería de la Energía ha logrado desarrollar fotocatalizadores que pueden convertir el dióxido de carbono en energía utilizable como metano o etano.
A medida que aumentan las emisiones de dióxido de carbono, aumenta la temperatura de la Tierra y aumenta el interés por reducir el dióxido de carbono, el principal culpable del calentamiento global, también ha ido en aumento. Además, También llama la atención el cambio a combustibles reutilizables para los recursos existentes debido al agotamiento de la energía. Para resolver los problemas ambientales transnacionales, investigación sobre fotocatalizadores, que son esenciales para convertir el dióxido de carbono y el agua en combustibles de hidrocarburos, está ganando atención.
Aunque los materiales semiconductores con grandes intervalos de banda se utilizan a menudo en estudios de fotocatalizadores, tienen limitaciones para absorber energía solar en diversas áreas. Por lo tanto, Se están llevando a cabo estudios de fotocatalizadores que se centran en mejorar la estructura y la superficie del fotocatalizador para aumentar las áreas de absorción de energía solar o en la utilización de materiales bidimensionales con excelente transmisión de electrones.
El equipo de investigación del profesor In desarrolló un fotocatalizador de alta eficiencia que puede convertir el dióxido de carbono en metano (CH 4 ) o etano (C 2 H 6 ) colocando grafeno sobre dióxido de titanio reducido de forma estable y eficiente.
El fotocatalizador desarrollado por el equipo de investigación puede convertir selectivamente el dióxido de carbono de un gas en metano o etano. Los resultados mostraron que su volumen de generación es de 259 umol / gy 77 umol / g de metano y etano respectivamente, y su tasa de conversión es 5.2 por ciento y 2.7 por ciento más alta que la de los fotocatalizadores convencionales de dióxido de titanio reducido. En términos de volumen de generación de etano, este resultado muestra la eficiencia más alta del mundo en condiciones experimentales similares.
Ilustración esquemática que muestra la actividad de reducción de CO2 fotocatalítica. Crédito:Instituto de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk (DGIST)
Además, El equipo de investigación demostró por primera vez que el poro se mueve hacia el grafeno debido a fenómenos de flexión de la banda visibles en las interfaces de dióxido de titanio y grafeno a través de la investigación conjunta internacional realizada con el equipo de investigación dirigido por James R. Durrant en el Departamento de Química del Imperial College. Londres (ICL), Reino Unido mediante espectroscopia de fotoelectrones.
El movimiento del poro hacia el grafeno activa reacciones al hacer que los electrones se acumulen en la superficie del dióxido de titanio reducido y forme una gran cantidad de radical metano (CH 3 ) ya que los polielectrones participan en las reacciones. El equipo de investigación identificó un mecanismo para producir metano si este radical formado reacciona con los iones de hidrógeno y para producir etano si el radical metano reacciona entre sí.
Se espera que el material catalizador desarrollado por el equipo de investigación se aplique a una variedad de áreas, como la producción de material de alto valor agregado en el futuro, y se utilice para resolver problemas de calentamiento global y problemas de agotamiento de los recursos energéticos mediante la producción selectiva de niveles más altos de hidrocarburos. materiales que utilizan luz solar.
El profesor In dijo:"El fotocatalizador de dióxido de titanio reducido con grafeno que se ha desarrollado esta vez tiene la ventaja de poder producir CO de forma selectiva 2 como elemento químico utilizable como el metano o el etano. Al realizar una investigación de seguimiento que aumente la tasa de conversión para que pueda comercializarse, contribuiremos al desarrollo de tecnología para reducir el dióxido de carbono y convertirlo en un recurso ".
El resultado de esta investigación se publicó el jueves 19 de julio de 2018 en la edición online de Ciencias de la energía y el medio ambiente , una revista internacional sobre ciencias de la energía.
