dióxido de carbono CO 2 Las emisiones de las actividades humanas han aumentado drásticamente durante el último siglo y medio y se consideran la causa principal del calentamiento global y los patrones climáticos anormales.Por lo tanto, ha habido un enfoque de investigación considerable, en varios campos, en reducir nuestro CO 2 emisiones y sus niveles atmosféricos. Una estrategia prometedora es descomponer químicamente o 'reducir' el CO 2 utilizando fotocatalizadores, compuestos que absorben la energía de la luz y la proporcionan a las reacciones, acelerándolas. Con esta estrategia, la reducción de CO mediante energía solar 2 , donde no se utiliza ninguna otra fuente de energía artificial, se vuelve posible, abriendo las puertas a un camino sostenible hacia un futuro sostenible.
Un equipo de científicos dirigido por los doctores Shinji Kawasaki y Yosuke Ishii del Instituto de Tecnología de Nagoya, Japón, ha estado a la vanguardia de los esfuerzos para lograr un CO2 eficiente asistido por energía solar 2 reducción. Su avance reciente se publica en Nature's Informes científicos .
Su investigación comenzó con la necesidad de resolver el problema de aplicabilidad limitada del yodato de plata AgIO 3 , un fotocatalizador que ha atraído considerable atención por ser útil para el CO 2 reacción de reducción. El problema es que AgIO 3 necesita mucha más energía que la que puede proporcionar la luz visible para funcionar como un fotocatalizador eficiente; y la luz visible es la mayor parte de la radiación solar.
Los científicos han intentado solucionar este problema de eficiencia combinando AgIO 3 con yoduro de plata AgI, que puede absorber y utilizar eficientemente la luz visible. Sin embargo, AgIO 3 Los compuestos -AgI tienen procesos de síntesis complicados, lo que hace que su fabricación a gran escala sea poco práctica. Además, no tienen estructuras que ofrezcan vías eficientes para la transferencia de electrones fotoexcitados electrones energizados por absorción de luz de AgI a AgIO 3 , que es clave para la actividad catalítica del compuesto.
"Hemos desarrollado un nuevo fotocatalizador que incorpora nanotubos de carbono de pared simple SWCNT con AgIO 3 y AgI para formar un catalizador compuesto de tres componentes ", dice el Dr. Kawasaki," el papel de los SWCNT es multimodal. Resuelve tanto la síntesis como los problemas de la vía de transferencia de electrones ".
El proceso de síntesis del compuesto de tres componentes es simple e implica solo dos pasos:
1. Encapsular moléculas de yodo dentro del SWCNT usando un método de oxidación electroquímica; y
2. Preparación del composite sumergiendo el resultante del paso anterior en una solución acuosa de nitrato de plata AgNO 3 .
Las observaciones espectroscópicas utilizando el compuesto mostraron que durante el proceso de síntesis, las moléculas de yodo encapsuladas recibieron carga del SWCNT y se convirtieron en iones específicos. Estos luego reaccionaron con AgNO 3 para formar AgI y AgIO 3 microcristales, que, debido a las posiciones iniciales de las moléculas de yodo encapsuladas, se depositaron uniformemente en todos los SWCNT. El análisis experimental con luz solar simulada reveló que los SWCNT también actuaban como la vía conductora a través de la cual los electrones fotoexcitados se movían de AgI a AgIO 3 , permitiendo la reducción eficiente de CO 2 a monóxido de carbono CO.
La incorporación de SWCNT también permitió que la dispersión compuesta se recubriera fácilmente por pulverización sobre un polímero de película delgada para producir electrodos fotocatalíticos flexibles que son versátiles y se pueden usar en varias aplicaciones.
El Dr. Ishii tiene esperanzas sobre el potencial de su fotocatalizador. "Puede hacer la reducción solar del CO industrial 2 emisiones y CO atmosférico 2 una solución basada en energía renovable sostenible y fácil de escalar que aborda el calentamiento global y el cambio climático, haciendo que la vida de las personas sea más segura y saludable ", dice.
El siguiente paso, dice el equipo, es explorar la posibilidad de usar su fotocatalizador para la generación de hidrógeno solar. ¡Quizás, el futuro de la humanidad sea brillante después de todo!
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Nagoya . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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