Das Forschungsteam von DGIST-Professor In Su-il hat einen hocheffizienten Photokatalysator entwickelt, der Sonnenlicht nutzt, um Kohlendioxid (CO2), die Hauptursache der globalen Erwärmung, in Methan (CH4) als Treibstoff umzuwandeln. Das Forschungsteam geht davon aus, dass diese umweltfreundliche Technologie auf die Carbon Capture and Utilization (CCU)-Technologie angewendet werden kann.
Nach Angaben eines Forschungsteams einer US-Universität hat die derzeitige Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre mit 420 ppm den höchsten Wert seit 14 Millionen Jahren erreicht. Die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) prognostiziert, dass 2024 aufgrund des Einflusses von El Niño ein heißeres Jahr als letztes Jahr wird.
Das Weltwirtschaftsforum (WEF) hat den Klimawandel als das größte globale Risiko unter 34 Krisen identifiziert, mit denen die Welt in Bereichen wie Wirtschaft, Gesellschaft, Technologie und Geopolitik konfrontiert ist und die aufgrund der Erschöpfung von Ressourcen und Ressourcen zu internationalen Konflikten führen könnten Polarisation. Daher ist eine Reduzierung der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre unumgänglich, um durch den Klimawandel verursachte Krisen zu überwinden.
In diesem Zusammenhang wurde aktiv an der Forschung zu Photokatalysatoren gearbeitet, die in der Lage sind, den Kohlendioxidausstoß zu reduzieren und ihn gleichzeitig in nützlichen Kraftstoff umzuwandeln. Die Photokatalysatorforschung hat als vielversprechende Kohlenstoffabscheidungs- und -nutzungstechnologie (CCU) für die Zukunft Aufmerksamkeit erregt, da sie ausschließlich auf Sonnenlicht basiert, ohne dass zusätzliche Energiezufuhr wie Elektrizität erforderlich ist, was ihre Systeme von Natur aus einfach macht.
Allerdings bestehen die meisten bisher entwickelten Photokatalysatoren aus einer Kristallstruktur mit regelmäßig angeordneten Atomen. Bei der Gestaltung verschiedener aktiver Stellen innerhalb des Katalysators unter Beibehaltung der Struktur waren die Forscher daher mit Einschränkungen konfrontiert, beispielsweise mit den Bedingungen, unter denen die Zusammensetzung an der Anordnung der Bestandteile haften muss.
Vor diesem Hintergrund hat das Forschungsteam von Professor In Su-il am DGIST einen hocheffizienten Photokatalysator entwickelt, der verschiedene aktive Stellen umfasst und die Elektronentransferleistung verbessert.
Das Forschungsteam stellte eine „amorphe Struktur des In2TiO5-Photokatalysators“ her, die „aktive Ti3+-Punkte, die Kohlendioxid adsorbieren und aktivieren können“ und „aktive In3+-Punkte, die Wasser zersetzen können, um Protonen zu liefern“ enthält, und baute sie in Nanoschichten aus Molybdän-Diselenid (MoSe2) ein Verbesserung der Elektronenübertragungsleistung.
Durch Strukturanalyse bestätigte das Forschungsteam, dass der neu entwickelte Photokatalysator Methan 51-mal mehr umwandelt als die kommerziell erhältlichen TiO2-Photokatalysatoren.
Professor In Su-il vom DGIST sagte: „Diese Forschung ist von Bedeutung, da sie eine hocheffiziente Photokatalysatortechnologie mit zwei aktiven Stellen entwickelt hat. Wir werden Folgeforschung zur Verbesserung des Energieverlusts und der Stabilität amorpher Photokatalysatoren für die zukünftige Kommerzialisierung durchführen.“ Technologie.“
Die Forschung ist veröffentlicht im Zeitschrift für Chemieingenieurwesen.
Mehr Informationen:
Niket S. Powar et al., Dynamische duale aktive Ti3+- und In3+-Stellen auf In2TiO5 zur Verbesserung der durch sichtbares Licht gesteuerten photokatalytischen CO2-Reduktion in der Gasphase, Zeitschrift für Chemieingenieurwesen (2023). DOI: 10.1016/j.cej.2023.147966
Bereitgestellt von DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology)