Исследователи Арагонской национальной лаборатории и Университета Иллинойса в США опробовали способ превращения диоксида углерода в моноксид углерода с использованием солнечного света. Из этого может выйти важная технология утилизации выбросов парникового газа и превращения их обратно в топливо, говорится в пресс-релизе лаборатории. Результаты исследования изложены в журнале Science.
Сжигая нефть, газ и уголь, мы выбрасываем в атмосферу большое количество парникового газа — диоксида углерода, или CO2. Ученые давно задумались над тем, как бы эти продукты сжигания пускать снова в дело и путем химических реакций превращать вновь в какое-нибудь полезное топливо. Проблема однако в том, что CO2 химически нереакционноспособный, и чтобы получить из него топливо, придется затратить много энергии. Гораздо легче превратить его сначала в моноксид углерода, а уже тот в топливо. Моноксид углерода — тоже парниковый газ, и гораздо более реакционноспособный, поэтому его легче превратить в топливо, к примеру, в метанол.
Этим и занялись авторы исследования во главе с Ларри Кертис (Larry Curtiss). Они подумали, что растения только и занимаются тем, что берут из воздуха CO2 и превращают его в источник энергии для себя — в сахар. При этом они используют органический фермент в качестве катализатора и солнечный свет. Эту реакцию мы знаем, как фотосинтез.
В этой работе ученые решили взять за основу фотосинтез, только катализатор применили другой — диселенид вольфрама. Это соединение образует наноразмерные хлопья, чтобы дает максимальную активную поверхность. На первом этапе процесса входящие фотоны превращаются в пары негативно заряженных электронов и взаимодействуют с позитивно заряженными «дыркам», которые затем разделяются. На втором шаге дырки реагируют с молекулами воды, создавая протоны и молекулы кислорода. Наконец, протоны, электроны и диоксид углерода реагируют друг с другом, чтобы создать моноксид углерода и воду.
В работе показано, что реакция идет с минимальными потерями энергии, а значит, она будет меньше стоить. Это критично для промышленности. К тому же катализатор диселенид вольфрама довольно долговечный, он работает больше ста часов, а это для катализатора высшая планка.
