За допомогою світла та міді вуглекислий газ перетворили на паливо

Дослідники перетворили вуглекислий газ на метанол, освітлюючи сонячним світлом атоми міді, нанесені на активований світлом матеріал.

Міжнародна дослідницька група розробила матеріал, що складається з атомів міді, закріплених на нанокристалічному нітриді вуглецю. Під впливом сонячного випромінювання цей матеріал перетворює вуглекислий газ на метанол, відкриваючи новий спосіб для виробництва екологічного палива.

Фото- та електрокаталіз використовують сонячне світло і воду, щоб перетворювати вуглекислий газ на корисні продукти. Під час фотокаталізу, наприклад, сонячне світло падає на напівпровідниковий матеріал для збудження електронів. Ці електрони проходять через матеріал і реагують із вуглекислим газом і водою. Але зазвичай цей процес не дуже ефективний. Дослідники шукали матеріали, які підвищили б результативність перетворення.

Вчені нагріли нітрид вуглецю, щоб максимізувати його властивості для фотокаталізу. Використовуючи магнетронне розпилення, дослідники нанесли атоми міді. У результаті атоми сформували в нанокристалічну структуру, яка дозволяє електронам переміщатися від нітриду вуглецю до вуглекислого газу.

Вимірявши електричний струм, який генерував каталізатор, дослідники виявили, що навіть без міді нанокристалічна форма нітриду вуглецю виявилася в 44 рази активнішою за традиційну, використовувану при каталізі. При цьому додавання всього лише 1 мг міді на 1 г нітриду вуглецю збільшило ефективність у чотири рази. При цьому в результаті почав виділятися не метан, а метанол – цінне екологічно чисте паливо.

Дослідження показує, що побічний продукт спалювання вуглецевого палива – вуглекислий газ – можна переробляти на корисні речовини. Їх, своєю чергою, можна використовувати знову як паливо, створюючи навколо них економіку замкнутого циклу. При цьому для виробництва достатньо води, світла і широко доступних на Землі компонентів – міді, азоту і вуглецю.