Ib qho av uas muaj ntau yam minerals, α-iron-(III) oxyhydroxide, tau pom tias yog ib qho catalyst uas siv tau dua tshiab rau kev txo cov pa roj carbon dioxide mus rau formic acid.Credit: Prof. Kazuhiko Maeda
Kev txo cov pa roj carbon dioxide (CO2) mus rau cov roj uas siv tau xws li formic acid (HCOOH) yog ib txoj hauv kev zoo los tiv thaiv cov pa roj carbon dioxide uas nce siab hauv huab cua. Txhawm rau pab ua txoj haujlwm no, pab pawg tshawb fawb ntawm Tokyo Institute of Technology tau xaiv cov hlau uas muaj nyob hauv cov hlau thiab thauj nws mus rau ntawm alumina los tsim cov tshuaj catalyst uas tuaj yeem hloov CO2 mus rau hauv HCOOH, kwv yees li 90% kev xaiv!
Cov tsheb fais fab yog ib qho kev xaiv zoo rau ntau tus neeg, thiab ib qho laj thawj tseem ceeb yog tias lawv tsis muaj cov pa roj carbon dioxide. Txawm li cas los xij, qhov tsis zoo rau ntau tus neeg yog lawv tsis tuaj yeem tsav tau deb thiab lub sijhawm them ntev. Qhov no yog qhov uas cov roj kua xws li roj av muaj qhov zoo dua. Lawv lub zog ceev txhais tau tias lawv tuaj yeem tsav tau deb thiab rov qab tau roj sai.
Kev hloov ntawm roj av lossis diesel mus rau lwm yam roj kua tuaj yeem tshem tawm cov pa roj carbon emissions thaum tseem khaws cov txiaj ntsig ntawm cov roj kua. Hauv lub roj cell, piv txwv li, formic acid tuaj yeem ua rau lub cav muaj zog thaum tso dej thiab carbon dioxide. Txawm li cas los xij, yog tias formic acid tsim los ntawm kev txo cov pa CO2 rau HCOOH, ces tsuas yog dej xwb.
Cov pa roj carbon dioxide uas nce siab hauv peb huab cua thiab lawv qhov kev pab cuam rau kev kub ntxhov thoob ntiaj teb tam sim no yog xov xwm ntau. Thaum cov kws tshawb fawb sim ntau txoj hauv kev los daws qhov teeb meem no, ib qho kev daws teeb meem zoo tau tshwm sim - hloov cov pa roj carbon dioxide ntau dhau hauv huab cua mus ua cov tshuaj muaj zog ntau.
Kev tsim cov roj xws li formic acid (HCOOH) los ntawm kev txo cov pa roj carbon dioxide hauv lub hnub ci tau nyiam ntau qhov kev saib xyuas tsis ntev los no vim tias cov txheej txheem muaj ob qho txiaj ntsig: nws txo cov pa roj carbon dioxide ntau dhau thiab tseem pab txo qis lub zog uas peb tab tom ntsib tam sim no. Tsis txaus. Raws li tus neeg nqa khoom zoo heev rau hydrogen nrog lub zog ceev ceev, HCOOH tuaj yeem muab lub zog los ntawm kev sib xyaw thaum tso tawm tsuas yog dej ua cov khoom seem.
Yuav kom ua tiav qhov kev daws teeb meem zoo no, cov kws tshawb fawb tau tsim cov tshuab photocatalytic uas txo cov pa roj carbon dioxide nrog kev pab los ntawm lub hnub ci. Lub tshuab no muaj cov khoom siv nqus lub teeb (piv txwv li, lub tshuab photosensitizer) thiab cov tshuaj catalyst uas ua rau muaj kev hloov pauv ntau lub electron uas xav tau rau kev txo CO2 mus rau HCOOH. Thiab yog li ntawd pib nrhiav cov tshuaj catalysts tsim nyog thiab ua haujlwm tau zoo!
Kev txo cov pa roj carbon dioxide los ntawm kev siv cov duab infographics uas siv ntau.Credit: Xibfwb Kazuhiko Maeda
Vim lawv qhov ua tau zoo thiab muaj peev xwm rov ua dua tshiab, cov catalysts khov kho tau suav hais tias yog cov neeg sib tw zoo tshaj plaws rau txoj haujlwm no, thiab ntau xyoo dhau los, cov peev xwm catalytic ntawm ntau cov cobalt, manganese, nickel thiab hlau-raws li hlau-organic frameworks (MOFs) tau raug tshawb nrhiav, ntawm cov uas Cov tom kawg muaj qee qhov zoo dua lwm cov hlau. Txawm li cas los xij, feem ntau cov catalysts hlau-raws li tau tshaj tawm txog tam sim no tsuas yog tsim cov pa roj carbon monoxide ua cov khoom tseem ceeb, tsis yog HCOOH.
Txawm li cas los xij, qhov teeb meem no tau daws sai sai los ntawm pab pawg kws tshawb fawb ntawm Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) uas coj los ntawm Xibfwb Kazuhiko Maeda. Hauv kev tshawb fawb tsis ntev los no luam tawm hauv phau ntawv xov xwm tshuaj Angewandte Chemie, pab pawg tau ua qauv qhia txog alumina (Al2O3)-txhawb nqa hlau-raws li catalyst siv α-iron (III) oxyhydroxide (α-FeO ​​OH; geothite). Tus catalyst α-FeO ​​OH/Al2O3 tshiab qhia txog kev ua tau zoo ntawm CO2 rau HCOOH thiab kev siv rov qab zoo heev. Thaum nug txog lawv qhov kev xaiv catalyst, Xibfwb Maeda hais tias: "Peb xav tshawb nrhiav ntau yam khoom siv ua catalysts hauv CO2 photoreduction systems. Peb xav tau ib qho catalyst khov kho uas ua haujlwm tau, rov ua dua tshiab, tsis muaj tshuaj lom thiab pheej yig. Yog vim li cas peb thiaj xaiv cov av uas muaj ntau yam xws li goethite rau peb cov kev sim."
Cov pab pawg neeg tau siv ib txoj kev yooj yim impregnation los ua lawv cov catalyst. Tom qab ntawd lawv siv cov khoom siv Al2O3 uas muaj hlau txhawb nqa los txo cov CO2 ntawm chav tsev kub hauv qhov muaj ruthenium-based (Ru) photosensitizer, electron donor, thiab lub teeb pom kev nrog wavelengths tshaj 400 nanometers.
Cov txiaj ntsig zoo heev. Kev xaiv ntawm lawv lub kaw lus rau cov khoom tseem ceeb HCOOH yog 80–90% nrog rau cov txiaj ntsig quantum ntawm 4.3% (qhia txog kev ua haujlwm ntawm lub kaw lus).
Daim ntawv tshawb fawb no qhia txog thawj cov tshuaj catalyst uas ua los ntawm hlau uas muaj peev xwm tsim HCOOH thaum ua ke nrog cov tshuaj photosensitizer zoo. Nws kuj tseem tham txog qhov tseem ceeb ntawm cov khoom siv txhawb nqa kom zoo (Al2O3) thiab nws cov nyhuv rau cov tshuaj photochemical txo qis.
Cov kev nkag siab los ntawm kev tshawb fawb no yuav pab tsim cov tshuaj catalysts tshiab uas tsis muaj hlau zoo rau kev txo cov pa roj carbon dioxide mus rau lwm cov tshuaj muaj txiaj ntsig. "Peb txoj kev tshawb fawb qhia tau hais tias txoj kev mus rau kev lag luam hluav taws xob ntsuab tsis nyuaj. Txawm tias cov txheej txheem npaj catalyst yooj yim tuaj yeem ua rau muaj txiaj ntsig zoo, thiab nws paub zoo tias cov tshuaj muaj av ntau, yog tias txhawb nqa los ntawm cov tshuaj xws li alumina, tuaj yeem siv nrog ua cov tshuaj catalyst xaiv rau CO2 txo, "xibfwb Maeda xaus lus.
Cov ntaub ntawv siv: "Alumina-Supported Alpha-Iron (III) Oxyhydroxide li Recyclable Solid Catalyst for CO2 Photoreduction under Visible Light" los ntawm Daehyeon An, Dr. Shunta Nishioka, Dr. Shuhei Yasuda, Dr. Tomoki Kanazawa, Dr. Yoshinobu Kamakura, Yohun Prof.., Prof.. Kazuhiko Maeda, 12 May 2022, Angewandte Chemie.DOI: 10.1002 / anie.202204948
"Qhov ntawd yog qhov uas cov roj ua kua xws li roj av muaj qhov zoo dua. Lawv lub zog ntau txhais tau tias mus tau deb thiab rov qab tau roj sai."
Ua li cas txog qee cov lej? Lub zog ntom ntawm formic acid piv rau roj av li cas? Tsuas muaj ib lub carbon atom hauv cov mis tshuaj, kuv tsis ntseeg tias nws yuav ze rau roj av.
Ntxiv rau qhov ntawd, qhov tsw ntxhiab tsw phem heev thiab, ua ib yam kua qaub, nws muaj zog dua li roj av. Cov no tsis yog cov teeb meem engineering uas daws tsis tau, tab sis tshwj tsis yog tias formic acid muaj txiaj ntsig zoo hauv kev nce qhov deb thiab txo lub sijhawm rov qab roj teeb, nws yuav tsis tsim nyog rau kev siv zog.
Yog tias lawv npaj yuav rho cov goethite tawm hauv av, nws yuav yog kev ua haujlwm khawb av uas siv zog ntau thiab muaj peev xwm ua rau ib puag ncig puas tsuaj.
Lawv yuav hais txog ntau goethite hauv av vim kuv xav tias nws yuav xav tau ntau lub zog kom tau txais cov khoom siv raw thiab teb rau lawv los ua goethite.
Nws yog ib qho tsim nyog los saib tag nrho lub neej ntawm cov txheej txheem thiab xam tus nqi zog ntawm txhua yam. NASA tsis pom ib yam dab tsi zoo li kev tso tawm dawb. Lwm tus yuav tsum nco ntsoov qhov no.
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