Этот процесс имеет большой потенциал для создания технологии, которая может значительно сократить выбросы парниковых газов, связанных с изменением климата, а также создать чистый способ производства энергии.
«Эта работа — прорыв», — сказал доцент UCF Фернандо Урибе-Ромо. «Подобрать материалы, которые будут поглощать свет определенного цвета, очень сложно с научной точки зрения, но с точки зрения общества мы вносим свой вклад в разработку технологии, которая может помочь сократить выбросы парниковых газов."
Результаты его исследования опубликованы в Journal of Materials Chemistry A.
Урибе-Ромо и его команда учеников создали способ вызвать химическую реакцию в синтетическом материале, называемом металлоорганическими каркасами (MOF), который расщепляет углекислый газ на безвредные органические материалы. Думайте об этом как об искусственном процессе фотосинтеза, похожем на то, как растения превращают углекислый газ (CO2) и солнечный свет в пищу.
Но вместо производства еды метод Урибе-Ромо производит солнечное топливо.
Ученые всего мира занимаются этим годами, но задача состоит в том, чтобы найти способ, при помощи которого видимый свет запускает химическое преобразование.
У ультрафиолетовых лучей достаточно энергии, чтобы позволить взаимодействовать с обычными материалами, такими как диоксид титана, но ультрафиолетовые лучи составляют лишь около 4 процентов света, который Земля получает от Солнца. Видимый диапазон — длина волны от фиолетового до красного — представляет собой большую часть солнечных лучей, но есть несколько материалов, которые улавливают эти светлые цвета для создания химической реакции, которая превращает CO2 в топливо.
Исследователи пробовали это с множеством материалов, но те, которые могут поглощать видимый свет, как правило, представляют собой редкие и дорогие материалы, такие как платина, рений и иридий, что делает процесс непомерно дорогостоящим.
Урибе-Ромо использовал титан, обычный нетоксичный металл, и добавил органические молекулы, которые действуют как светособирающие антенны, чтобы проверить, будет ли эта конфигурация работать.
Молекулы светособирающей антенны, называемые N-алкил-2-аминотерефталатами, могут быть разработаны для поглощения света определенных цветов при включении в MOF. В этом случае он синхронизировал его для синего цвета.
Его команда собрала фотореактор с синим светодиодом, чтобы проверить гипотезу. Отмеренные количества углекислого газа медленно подавали в фотореактор — светящийся синий цилиндр, похожий на солярий, — чтобы увидеть, произойдет ли реакция.
Сияющий синий свет исходил от полос светодиодов внутри камеры цилиндра и имитировал длину волны синего цвета солнца.
Это сработало, и химическая реакция превратила CO2 в две восстановленные формы углерода, формиат и формамиды (два вида солнечного топлива), и в процессе очистки воздуха.
«Цель состоит в том, чтобы продолжать совершенствовать этот подход, чтобы мы могли создавать большее количество восстановленного углерода, чтобы он был более эффективным», — сказал Урибе-Ромо.
Он хочет увидеть, могут ли другие длины волн видимого света также вызвать реакцию, изменив синтетический материал.
Если это сработает, этот процесс может стать важным способом сокращения выбросов парниковых газов.
«Идея состоит в том, чтобы установить станции, улавливающие большое количество CO2, например, рядом с электростанцией. Газ будет всасываться в станцию, пройти процесс и переработать парниковые газы, производя энергию, которая будет возвращена в электростанцию."
Возможно, когда-нибудь домовладельцы смогут приобрести черепицу на крыше из этого материала, которая будет очищать воздух в их районе и производить энергию, которую можно будет использовать для питания их домов.
«Для этого потребуются новые технологии и инфраструктура», — сказал Урибе-Ромо. "Но это возможно."
Чтобы увидеть объяснение, посмотрите это видео: https: // www.YouTube.com / watch?v = cdTuwe2SruA & feature = youtu.быть