理科

高効率でCO2分解のブレークスルー

図1:新しい3成分光触媒の合成方法。 ヨウ素分子をカプセル化したカーボンナノチューブを硝酸銀(AgNO3)水溶液に浸し複合光触媒を作る。 出典:名古屋工科大学の川崎シンジと石井陽介

科学者たちは、太陽から出る可視光線を効率的に使用してCO2を分解して、地球温暖化を緩和するための新しい方法の扉を開く方法を探します。

二酸化炭素(CO2)人間の活動に起因する排出量は、前世紀半の間、急激に増加しており、地球温暖化と異常な気象パターンの主な原因であると考えます。 したがって、多くの分野でCOを下げるために、かなりの研究の焦点が合わせられました。2 排出と大気レベル。 有望な戦略の一つは、COを化学的に分解したり、「減少」することです。2 光触媒の使用 – 光エネルギーを吸収し、反応に提供して速度を向上させる化合物。 この戦略により、太陽電池によるCO削減2他の人工的なエネルギー源が使用されていないところでは、持続可能な未来に向けた持続可能な道を開くドアがなりました。

博士が率いる科学者チーム。 日本のNagoya Institute of TechnologyのShinji KawasakiとYosuke Ishiiは、効率的な太陽エネルギー補助COを達成するための努力の最前線にありました。2 の削減。 彼らの最近の進歩はNatureの ‘s 科学レポート

Mechanism Novel Three Component光触媒

図2:新しい3成分光触媒のメカニズム。 ヨウ化銀(AgI)で光励起された電子は、カーボンナノチューブに沿ってヨウ化銀(AgIO3)に移動し、二酸化炭素(CO2)が一酸化炭素(CO)に還元されます。 出典:名古屋工科大学の川崎シンジと石井陽介

彼らの研究は、ヨウ化銀(AgIO)の限られた適用性の問題を解決する必要性から始まりました。)、COに有用なもので、かなりの注目を受けた光触媒2 還元反応。 問題は、AgIO 可視光線が効率的な光触媒として機能するために提供することができるよりもはるかに高いエネルギーが必要です。 可視光は、太陽放射のほとんどです。

科学者たちはAgIOを結合することによって、効率の問題を解決しようとしました。 可視光線を効率的に吸収し、活用できるヨウ化銀(AgI)でしかしAgIO-AgI複合材は、合成工程が複雑で大規模な製造が不可能です。 また、AgIでAgIOに光励起された電子(光吸収によってエネルギーが供給される電子)を伝達する効率的なルートを提供する仕組みがありません。、これは複合材の触媒活性の中核です。

柔軟な高分子電極触媒

図3:光触媒の柔軟なポリマー電極 新しい3成分光触媒分散液は、ポリマーフィルムに容易にスプレーコーティングして、さまざまな設定に統合することができる柔軟な電極を作成することができます。 出典:名古屋工科大学の川崎シンジと石井陽介

「私たちは、今AgIOと単一壁カーボンナノチューブ(SWCNT)を統合する新しい光触媒を開発した。 とAgIを使用して3成分複合触媒を形成します。」とKawasaki博士は言います。「SWCNTの役割は、マルチモードです。 合成と電子伝達経路の問題をすべて解決します。」

3成分複合材の合成プロセスは簡単で、二段階のみが含まれます。 1.電気化学的酸化方法を使用してSWCNT内ヨウ素分子をカプセル化します。 と2前のステップの結果を硝酸銀(AgNO)の水溶液に浸漬して複合体を準備します。)。

合成物を使用した分光観測は、合成の過程でカプセル化されたヨウ素分子がSWCNTから電荷を受け、特定のイオンに変換されることを示した。 その後、これらAgNOと反応しました。 AgIとAgIO形成カプセル化されたヨウ素分子の初期位置によりすべてのSWCNTに均一に蒸着された微結晶。 シミュレーションされた太陽光を使った実験の分析は、SWCNTが光励起電子がAgIでAgIOに移動する導電性パスにも作用するということを示しました、COを効率的に減らすことができます。2 一酸化炭素(CO)に。

また、SWCNTを統合することにより、複合分散液を薄膜ポリマーに容易にスプレーコーティングして汎用性があり、様々な応用分野で使用することができ、柔軟な光触媒電極を作成することができます。

石井氏は、光触媒の可能性について希望的です。 「それは産業COの太陽減少を作成することができます2 排出と大気CO2 拡張しやすく、持続可能な再生可能エネルギーベースのソリューションで、地球温暖化と気候変動に対処して、人々の生活をより安全で健康にします。」と彼は言う。

次のステップは、太陽水素生成に光触媒を利用できる可能性を探索すること、チームは言う。 おそらく人類の未来は明るいです!

参照:「可視光線COのワンステップ合成2 Ayar Al-zubaidi、Kenta Kobayashi、Yosuke IshiiとShinji Kawasaki、2021年5月12日、ヨウ素分子をカプセル化するカーボンナノチューブの還元光触媒、 科学レポート
DOI:10.1038 / s41598-021-89706-2

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Omori Yoshiaki

ミュージックホリック。フードエバンジェリスト。学生。認定エクスプローラー。受賞歴のあるウェブエキスパート。」

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