Valokuvan lähde: MaxPixel. (CC0)
Kemistit ovat suunnitelleet molekyylin, joka käyttää valoa tai sähköä hiilidioksidin muuttamiseksi hiilimonoksidiksi - hiiltä neutraaliksi polttoaineeksi - tehokkaammin kuin mikään muu "hiilen vähentämismenetelmä".
”Jos pystyt luomaan riittävän tehokkaan molekyylin tähän reaktioon, se tuottaa energiaa, joka on vapaata ja varastoitavaa polttoaineiden muodossa”, kertoo johtaja Liang-shi Li, apulaisprofessori Indiana University Bloomingtonin kemian osastolla. "Tämä tutkimus on merkittävä harppaus tähän suuntaan."
Polttoaineen polttaminen - kuten hiilimonoksidi - tuottaa hiilidioksidia ja vapauttaa energiaa. Hiilidioksidin palauttaminen polttoaineeksi vaatii vähintään saman määrän energiaa. Tutkijoiden keskeinen tavoite on vähentää tarvittavaa ylimääräistä energiaa.
Juuri tämä Li-molekyyli saavuttaa: vaatii vähiten energiaa, josta tähän mennessä on ilmoitettu hiilimonoksidin muodostumisen ajamiseksi. Molekyyli — nanografeeni-reniumkompleksi, joka on yhdistetty bipyridiiniksi tunnetun orgaanisen yhdisteen kautta, laukaisee erittäin tehokkaan reaktion, joka muuttaa hiilidioksidin hiilimonoksidiksi.
Kyky tehokkaasti ja yksinomaan luoda hiilimonoksidia on merkittävä molekyylin monipuolisuuden vuoksi.
”Hiilimonoksidi on tärkeä raaka-aine monissa teollisissa prosesseissa”, Li sanoo. ”Se on myös tapa tallentaa energiaa hiili-neutraalina polttoaineena, koska et lisää hiilen takaisin ilmakehään kuin olet jo poistanut. Vapautatte yksinkertaisesti aurinkovoiman, jota käytit siihen. "
Molekyylin tehokkuuden salaisuus on nanografeeni - nanometrin asteikon grafiitti, tavallinen hiilimuoto (eli musta lyijy lyijykynissä), koska materiaalin tumma väri imee suuren määrän auringonvaloa.
Li sanoo, että bipyridiini-metallikomplekseja on jo kauan tutkittu hiilidioksidin vähentämiseksi hiilimonoksidiksi auringonvalolla. Mutta nämä molekyylit voivat käyttää vain pientä valoa auringonvalossa, lähinnä ultraviolettialueella, joka on paljaalla silmällä näkymätön. Sitä vastoin molekyyli hyödyntää nanografeenin valoa absorboivaa tehoa, jotta saadaan aikaan reaktio, joka käyttää auringonvaloa aallonpituudella 600 nanometreihin asti - suuri osa näkyvästä valon spektristä.
Periaatteessa Li sanoo, että molekyyli toimii kaksiosaisena järjestelmänä: nanografeen ”energian keräilijänä”, joka absorboi auringonvaloa ja atomirenium ”moottoria”, joka tuottaa hiilimonoksidia. Energiankerääjä ajaa elektronien virtausta reniumiatomiin, joka sitoutuu toistuvasti ja muuttaa normaalisti stabiilin hiilidioksidin hiilimonoksidiksi.
Ajatus liittää nanografeeni metalliin syntyi Li: n aikaisemmista pyrkimyksistä luoda tehokkaampi aurinkokenno hiilipohjaisen materiaalin kanssa. "Kysyimme itseltämme: Voisimmeko leikata keskimmäisen miehen - aurinkokennot - ja käyttää yksinomaan nanografeenin valoa absorboivaa laatua reaktion ajamiseksi?" Hän sanoo.
Seuraavaksi Li aikoo tehdä molekyylistä tehokkaamman, mukaan lukien sen keston pitämisen ja selviytymisen ei-nestemäisessä muodossa, koska kiinteitä katalyyttejä on helpompi käyttää reaalimaailmassa. Hän pyrkii myös korvaamaan molekyylin reniumiatomin - harvinaisen elementin - mangaanilla, yleisemmällä ja halvemmalla metallilla.
Tutkimusta tukivat Indian yliopiston tutkimusviraston varapäällikön ja kansallisen tiedesäätiön toimisto Journal of American Chemical Society.
Lähde: Indiana University
Liittyvät kirjat
at InnerSelf Market ja Amazon
