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液体燃料(转化率高达90%)

日期:2022-09-21 00:53:29作者:佚名人气:+

液体燃料(转化率高达90%)

财联社上海6月17日讯(编辑 黄君芝)将二氧化碳光解为甲酸(HCOOH)等可运输燃料,将是应对大气中二氧化碳含量上升的一种很好的方法。

为了协助这项任务,来自东京工业大学的研究团队选择了一种容易获得的铁基矿物,并将其加载到氧化铝载体上,开发出一种催化剂,可以有效地将二氧化碳转化为HCOOH,转化率约为90%。

对许多人来说,电动汽车是一个有吸引力的选择,一个关键原因是它们没有碳排放。然而,许多电动车的一大缺点是续航里程短,充电时间长。这就是像汽油这样的液体燃料有很大优势的地方。它们的能量密度高、续航长,而且燃料补充快。

改用不同于汽油或柴油的液体燃料可以减少碳排放,同时保留液体燃料的优势。

例如,在燃料电池中,甲酸可以在化学反应后释放水和二氧化碳的同时为发动机提供动力。与此同时,如果甲酸是由大气中的二氧化碳还原成HCOOH而产生的,那么就可以实现净零排放,唯一的产物只有水。

大气中不断上升的二氧化碳含量及其对全球变暖的影响现已成为一种常见的新闻。当研究人员尝试不同的方法来解决这个问题时,一个有效的解决方案出现了——将大气中多余的二氧化碳转化为富含能量的化学物质。

通过在阳光下对二氧化碳进行光还原来生产像甲酸这样的燃料,最近引起了广泛关注,因为这一过程可以获得两方面的好处:它可以减少CO2的过量排放,也有助于缓解我们目前面临的能源短缺问题。作为一种具有高能量密度的优秀氢气载体,甲酸可以通过燃烧提供能量,同时只释放出水作为副产品。

为了将这一有利可图的解决方案变为现实,科学家们开发了光催化系统,可以在阳光的帮助下转化二氧化碳。该系统由一个吸光基质(即光敏剂)和一个催化剂组成,该催化剂可以实现将二氧化碳还原成HCOOH所需的多电子转移。由此开始了寻找合适的、高效的催化剂的工作。

液体燃料(转化率高达90%)(图1)

固体催化剂被认为是这项任务的最佳人选,因为它们的效率和潜在的可回收性,多年来,许多钴、锰、镍和铁基金属-有机框架(MOFs)的催化能力已经被探索,这比其他金属有一些优势。然而,目前报道的大多数铁基催化剂的主要产物都是一氧化碳,而不是HCOOH。

现在,这个问题被东京工业大学的研究团队成功解决了。该团队提出了一种氧化铝支持的铁基催化剂,该催化剂使用了α-FeOOH(针铁矿)。新的α-FeOOH/氧化铝催化剂显示出卓越的二氧化碳到HCOOH的转化性能,同时具有出色的可回收性。

液体燃料(转化率高达90%)(图2)

研究人员表示:“我们想探索用更丰富的元素作为二氧化碳光还原系统的催化剂。我们需要一种具有活性、可回收、无毒和廉价的固体催化剂,这就是我们选择像针铁矿这样广泛存在的土壤矿物来进行实验的原因。”

具体而言,该团队采用了一种简单的浸渍法来合成他们的催化剂。然后,在室温下,在钌基光敏剂、电子供体和波长超过400纳米的可见光的存在下,他们使用负载铁的Al2O3材料进行光催化还原二氧化碳。

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佚名

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