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催化剂模拟光合作用的Z方案,一项新研究表明,该工艺具有开发降低二氧化碳水平的技术的巨大潜力
2021年05月06日    阅读量:253     新闻来源:中国化工网 okmart.com    |  投稿

来自肯塔基大学和阿根廷马德普拉塔物理研究所的化学家团队刚刚报告了一种触发光合作用机制中基础性步骤的方法,这为开发新技术以减少碳排放提供了巨大潜力二氧化碳水平。


在英国文理学院化学副教授马塞洛·古兹曼(Marcelo Guzman)和与古兹曼(Guzman)合作的博士生周瑞欣(Ruixin Zhou)的带领下,研究人员使用了一种合成的纳米材料,该材料结合了氧化亚铜(Cu 2 O)的高还原力。


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带有氧化性二氧化钛(TiO 2)涂层,可防止催化剂中铜(I)离子的流失中国化工网okmart.com。由Cu 2 O / TiO 2制成的催化剂具有独特的转移电子的能力,可减少大气中的温室气体二氧化碳(CO 2)的同时破坏水(H 2)的分子O)。这种用于电子转移的催化剂的独特特征模仿了光合作用中所谓的“ Z方案”机理。


研究人员在《应用催化B:环境》中发表的研究表明,如果催化剂暴露在阳光下,电子将以类似于光系统1和2在自然界中运行的过程转移到CO 2中。


周说:“开发可通过直接的Z方案机制与阳光组合以减少CO 2的材料是一个重要的问题。” “但是,要证明该工艺的实际效果更加困难。从这种科学的观点来看,这项研究正在促进碳固存的先进技术的发展。”


这是许多科学家长期以来一直追求的任务,但挑战在于证明催化剂的两种成分相互作用以实现Z方案机理的电子性质。尽管可以使用多种材料,但这项研究的关键方面是该催化剂不是由稀有且非常昂贵的元素(如rh和铱)制成,以推动与阳光能量到达地球表面的反应。该催化剂采用耐腐蚀的TiO 2将白色保护涂层施加到红色Cu 2 O的八面体颗粒上。


该团队设计了一系列实验,以检验催化剂是通过Z方案而不是使用双电荷转移机制运行的假设。测得的由CO 2还原产生的一氧化碳(CO),从H 2 O氧化形成氧(O 2)途中鉴定出的羟基自由基(HO *)以及催化剂和单个催化剂的表征的电子和光学性质组件验证了拟议的Z方案是否可行。


研究的下一个目标是通过探索一系列不同的催化剂并确定将CO 2转化为化学燃料(例如甲烷)的最有效的催化剂来改进该方法。这样,将创造出新技术,以提供清洁和负担得起的替代能源,并解决化石燃料持续消耗和温室气体水平上升的问题。


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