Sürdürülebilir enerji çözümlerini ilerletirken, uluslararası bir işbirlikçi bilim adamları ekibi düşük karbonlu kimyasal dönüşümde önemli bir kilometre taşı elde etmiştir. Son yayınlarında Doğaekip, yaklaşık% 80 yüksek seçicilik ve paketlenmiş yataklı bir akış reaktörü kullanılarak tek bir çalışmada metan% 2.3 metan dönüşüm oranı ile metanı etanole dönüştürmek için fotokatalitik bir yaklaşım keşfetti.
Sistem,%9.4’lük etkileyici bir görünür kuantum verimliliği (AQE) elde eder, bu da olay fotonlarını belirli dalga boyu koşulları altında reaksiyona katılan elektronlara ne kadar etkili bir şekilde dönüştürdüğünü ölçer.
Grup, Hong Kong Üniversitesi (HKU) Kimya Bölümü’nden Profesörler Zhengxiao Guo, Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Weixin Huang, Londra Üniversitesi Koleji Richard Catlow ve Tsinghua Üniversitesi Junwang Tang tarafından yönetildi.
Etanol, birçok kutlama olayını ruh olarak görüyor, ancak daha da önemlisi, ideal bir sıvı hidrojen taşıyıcısı ve karbon nötrlüğüne yönelik çok çeşitli uygulamalar için kimyasal bir hammadde görevi görüyor.
Küresel etanol pazarı 100 milyar doları aşıyor ve mevcut bileşik yıllık büyüme oranı (CAGR) yaklaşık%7. Doğal ve şeyl gazının birincil bileşeni olan metan, genellikle ısıtma için yakılır. Kimyasal sentez için bir karbon kaynağı olarak potansiyeline rağmen, doğal kimyasal inertliği, verimli dönüşümünde önemli engeller oluşturur.
Geleneksel endüstriyel metan dönüşümü tipik olarak, enerji yoğun ve zayıf ürün seçiciliği sergileyen bir süreç olan yüksek sıcaklıklar ve basınçlar altında singalar yoluyla gerçekleştirilir. Metanı doğrudan etanole dönüştürme çabaları, belirli bir C üretmek için yüksek derecede seçici karbon -karbon (C – C) bağlantısını kontrol etmede genellikle zorluklarla karşılaşır2+ etanol gibi kimyasal.
Etkili dönüşüm, bir kovalent triazin çerçevesi (CTF-1) polimeri içindeki alternatif benzen ve triazin birimleri arasında oluşan benzersiz bir moleküler kavşak yoluyla elde edilir. Molekül içi kavşak, O’nun tercihli adsorpsiyonunu mümkün kılarak, foto tarafından oluşturulan yüklerin ömrünü ve verimli ayrılmasını arttırır.2 ve H2O, C – C bağlantısını kolaylaştırmak için sırasıyla benzen ve triazin birimlerine.
Ayrıca, bu içsel olarak asimetrik çift bölgeli özellik, hidroksil radikal oluşum bölgelerinden C-C bağlantı alanlarını etkili bir şekilde tanımlar ve böylece ara maddenin CO’ya aşırı oksidasyon riskini azaltır2 ve su. PT ilavesiyle daha da arttırıldığında, molekül içi kavşak fotokatalizörü, yukarıda belirtildiği gibi çok umut verici bir etanol üretim hızı gösterir.
“Bu, metanın katma değerli yeşil kimyasallara fotokatalitik dönüşümünde bir adım değişikliği ilerlemesidir-sadece yeni tanımlanmış bir metal içermeyen ‘etkili C-C kuplajı için değil, aynı zamanda metanı çok daha arzu edilen bir sıvı kimyasalına dönüştürerek, profesör guo’lardan biri,” ambiyans koşullarında nispeten bir şekilde, “profesör kağıdından biri olarak,” diye bir kağıda, “diye açıkladı.
Geleneksel olarak, Fischer – Tropsch sentezinde olduğu gibi, sıvı kimyasallara metan dönüşümü, yüksek enerji girişi ve çoklu adımlar içeren C – H bağını aktive etmek için yüksek sıcaklık (> 700 ° C) ve basınç (∼ 20 bar) gerektirir. Bir C’ye metanın fotokatalitik dönüşümünde önceki denemeler2+ Ürün, spesifik katalizörlerin sınırlı yetenekleri nedeniyle genellikle düşük seçicilik ve/veya düşük verimlilikle karşılaştı. Yeni geliştirilen CTF-1 katalizörü, çok yüksek bir seçicilikle birlikte 20 kat daha yüksek kuantum verimliliği gösterir.
Metan bol miktarda iklim potentli bir gazdır. Tek aşamalı fotokatalitik dönüşümü, kimyasal ve yakıt endüstrilerinin kararsızlaştırılmasında oldukça arzu edilen bir yaklaşımı temsil eder. Özellikle sıvı formda, etanolün gaz halindeki hidrojene kıyasla saklanması, taşınması ve dağıtılması çok daha kolaydır. Doğrudan düşük karbonlu araçlarda-karada, denizde veya havada, kentsel ulaşım, nakliye ve yaklaşan düşük irtifa ekonomisinde uygulamalar için büyük bir potansiyel sunarak karbon nötrlüğüne doğru yol açabilir.
