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水ベースのプラズマで新しい合金を鍛造し、CO₂ を有用な化学物質に変える

新しい水ベースのプラズマ技術により、炭素変換の新たな可能性が開かれています。 長春の東北師範大学の研究者らによると、この方法は照明下での反応速度を高め、活性化エネルギーを低減し、実用的な光発電炭素変換技術に向けたスケーラブルな非貴金属の道を提供するという。 プラズマが触媒を生み出す CO₂ は安定性が高く、活性化が難しいため、二酸化炭素を有用な化学物質に変換する取り組みは依然として困難です。熱による方法は多大なエネルギーを必要としますが、光によるルートの多くは太陽光のごく一部にすぎない紫外線に依存しています。 光熱システムは、可視光と赤外光を利用して熱と高エネルギーの電荷キャリアを生成することにより、貴金属を必要とせずに反応障壁を下げる強力な代替手段を提供します。ただし、それらの性能は、複数の反応ステップを処理でき、十分な活性部位を提供し、光と熱の下でも安定性を維持できる材料に依存します。 高エントロピー合金 (HEA) はこの役割に有望です。 5 つ以上の金属をほぼ同量含むため、多様な活性環境と強力な相安定性が得られます。しかし、金属の挙動が異なるため、ナノスケール合成は依然困難であり、それが不均一な混合や相分離を引き起こす可能性があるとNanowerkは報告している。 効率的な炭素変換 TiO₂ を担体として使用した触媒テストにより、この材料が二酸化炭素と水素を一酸化炭素のみに変換することが明らかになりました。光の下では、反応速度は合金含有量を調整すると 17.55 mmol g-1 h-1、または 298.1 mmol g_HEAs-1 h-1 に増加します。これは単一金属触媒よりもはるかに高くなります。また、光は活性化エネルギーを低下させ、反応を容易にします。同位体を用いた実験により、製品中の炭素が CO₂ のみに由来していることが確認されています。 分光法により、触媒がどのように機能するかについての洞察が得られます。赤外線データは、CO2 が表面に付着し、反応可能な中間体を形成していることを示しています。 X線光電子の結果は、コバルトとニッケルは光の下で電子が豊富になる一方、クロムとマンガンは電子が不足し、鉄が電荷移動を促進することを明らかにしています。さらに、ラマン測定は表面上の酸素の動きを追跡し、反応中に生成された酸素がクロム酸化物とマンガン酸化物に移動し、それによって触媒の活性が維持されることを示しています。 ナノワーク。 研究者らによると、モデリングはこれらの発見を裏付けており、他の担体でのテストも同様の性能を示し、この方法が効率的で安定した光駆動型 CO₂ 変換触媒を作成できることを示しています。 チームの 研究 詳細が雑誌に掲載されました 先端材料。 #水ベースのプラズマで新しい合金を鍛造しCO₂ #を有用な化学物質に変える