Hình ảnh Nguồn: MaxPixel. (CC0)

Các nhà hóa học đã thiết kế một phân tử sử dụng ánh sáng hoặc điện để chuyển đổi carbon dioxide thành carbon monoxide. Nguồn nhiên liệu trung tính carbon hiệu quả hơn bất kỳ phương pháp khử carbon nào khác.

Trưởng phòng nghiên cứu Liang-shi Li, phó giáo sư tại khoa hóa học tại Đại học Indiana Bloomington cho biết, nếu bạn có thể tạo ra một phân tử đủ hiệu quả cho phản ứng này, nó sẽ tạo ra năng lượng miễn phí và có thể lưu trữ dưới dạng nhiên liệu. Nghiên cứu này là một bước nhảy vọt theo hướng đó.

Đốt cháy nhiên liệu, chẳng hạn như carbon monoxide, tạo ra carbon dioxide và giải phóng năng lượng. Biến carbon dioxide trở lại thành nhiên liệu đòi hỏi ít nhất cùng một lượng năng lượng. Một mục tiêu chính giữa các nhà khoa học là giảm năng lượng dư thừa cần thiết.

Đây chính xác là những gì phân tử của Li đạt được: đòi hỏi ít năng lượng nhất được báo cáo cho đến nay để thúc đẩy sự hình thành carbon monoxide. Phân tử, một phức hợp nanographene-rhenium được kết nối thông qua một hợp chất hữu cơ được gọi là bipyridine, gây ra một phản ứng hiệu quả cao chuyển đổi carbon dioxide thành carbon monoxide.

Khả năng tạo carbon monoxide hiệu quả và độc quyền là rất đáng kể do tính linh hoạt của phân tử.

Cồn Carbon monoxide là một nguyên liệu quan trọng trong rất nhiều quy trình công nghiệp, Li Li nói. Đây cũng là một cách để lưu trữ năng lượng dưới dạng nhiên liệu trung tính carbon vì bạn không đưa thêm carbon vào khí quyển hơn mức bạn đã loại bỏ. Bạn chỉ đơn giản là phát hành lại năng lượng mặt trời mà bạn đã sử dụng để tạo ra nó.

Bí mật về hiệu quả của phân tử là nanographene, một mảnh than chì có kích thước nanomet, một dạng carbon phổ biến (nghĩa là màu đen chì chì trong bút chì) vì màu tối của vật liệu hấp thụ một lượng lớn ánh sáng mặt trời.

Li nói rằng các phức hợp kim loại bipyridine từ lâu đã được nghiên cứu để giảm carbon dioxide thành carbon monoxide với ánh sáng mặt trời. Nhưng những phân tử này chỉ có thể sử dụng một mảnh ánh sáng nhỏ trong ánh sáng mặt trời, chủ yếu ở vùng cực tím, không nhìn thấy được bằng mắt thường. Ngược lại, phân tử này tận dụng khả năng hấp thụ ánh sáng của nanographene để tạo ra phản ứng sử dụng ánh sáng mặt trời ở bước sóng lên tới nanomet 600 một phần lớn của phổ ánh sáng khả kiến.

Về cơ bản, Li nói, phân tử này hoạt động như một hệ thống gồm hai phần: một bộ thu năng lượng nanographene, hấp thụ năng lượng từ ánh sáng mặt trời và một động cơ rhenium nguyên tử, sản xuất carbon monoxide. Bộ thu năng lượng điều khiển một dòng điện tử đến nguyên tử rheni, liên tục liên kết và chuyển đổi carbon dioxide ổn định thông thường thành carbon monoxide.

Ý tưởng liên kết nanographene với kim loại nảy sinh từ những nỗ lực trước đây của Li nhằm tạo ra pin mặt trời hiệu quả hơn với vật liệu dựa trên carbon. Chúng tôi đã tự hỏi: Chúng tôi có thể cắt bỏ các tế bào năng lượng mặt trời trung gian của mình không và chỉ sử dụng chất lượng hấp thụ ánh sáng của nanographene để điều khiển phản ứng?

Tiếp theo, Li có kế hoạch làm cho phân tử này mạnh hơn, bao gồm làm cho nó tồn tại lâu hơn và tồn tại ở dạng không lỏng, vì các chất xúc tác rắn dễ sử dụng hơn trong thế giới thực. Ông cũng đang nghiên cứu để thay thế nguyên tử rheni trong phân tử, một nguyên tố hiếm có bằng mangan, một kim loại phổ biến hơn và ít tốn kém hơn.

Văn phòng Đại học Indiana của Phó Hiệu trưởng Nghiên cứu và Quỹ Khoa học Quốc gia đã hỗ trợ nghiên cứu, xuất hiện trong Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Mỹ.

nguồn: Đại học Indiana

Sách liên quan

at Thị trường InnerSelf và Amazon