Foto Kilde: MaxPixel. (CC0)
Kjemikere har konstruert et molekyl som bruker lys eller elektrisitet til å konvertere karbondioksid til karbonmonoksid-en karbon-nøytral drivstoffkilde-mer effektivt enn noen annen metode for "karbonreduksjon."
"Hvis du kan lage et effektivt nok molekyl for denne reaksjonen, vil det produsere energi som er ledig og lagringsbar i form av brensel," sier studieleder Liang-shi Li, lektor i kjemiavdelingen ved Indiana University Bloomington. "Denne studien er et stort sprang i den retningen."
Brennstoff - for eksempel karbonmonoksid - produserer karbondioksid og frigjør energi. Kobling av karbondioksid tilbake til drivstoff krever minst samme mengde energi. Et stort mål blant forskere har vært å redusere overflødig energi som trengs.
Dette er akkurat hva Lis molekyl oppnår: krever minst mulig energi rapportert så langt for å drive dannelsen av karbonmonoksid. Molekylet - et nanografen-rheniumkompleks koblet til via en organisk forbindelse kjent som bipyridin - utløser en svært effektiv reaksjon som omdanner karbondioksid til karbonmonoksid.
Evnen til effektivt og eksklusivt å skape karbonmonoksid er signifikant på grunn av molekylets allsidighet.
"Karbonmonoksid er et viktig råmateriale i mange industrielle prosesser," sier Li. "Det er også en måte å lagre energi som et karbon-nøytralt drivstoff, siden du ikke legger mer karbon tilbake i atmosfæren enn du allerede fjernet. Du er ganske enkelt gjenutgivelse av solenergien du pleide å gjøre det. "
Hemmeligheten til molekylets effektivitet er nanografer - et nanometerskala stykke grafitt, en vanlig form for karbon (dvs. den svarte "bly" i blyanter) - fordi materialets mørke farge absorberer mye sollys.
Li sier at bipyridin-metallkomplekser lenge har blitt studert for å redusere karbondioksid til karbonmonoksid med sollys. Men disse molekylene kan bare bruke en liten skive av lyset i sollys, først og fremst i ultrafiolettområdet, som er usynlig for det blotte øye. I motsetning danner molekylet fordelene ved nanograferens lysabsorberende kraft for å skape en reaksjon som bruker sollys i bølgelengden opp til 600 nanometer-en stor del av det synlige lysspekteret.
I hovedsak sier Li, at molekylet fungerer som et todelt system: en nanografen "energisamler" som absorberer energi fra sollys og en atomrhenium "motor" som produserer karbonmonoksid. Energisamleren driver en strøm av elektroner til rheniumatomet, som gjentatte ganger binder og konverterer det normalt stabile karbondioksidet til karbonmonoksid.
Tanken om å knytte nanografer til metallet stammer fra Li tidligere innsats for å skape en mer effektiv solcelle med det karbonbaserte materialet. "Vi spurte oss selv: Kan vi kutte ut de midtre solcellerne og bruke den lysabsorberende kvaliteten på nanograferen alene for å drive reaksjonen?" Sier han.
Deretter planlegger Li å gjøre molekylet kraftigere, inkludert å gjøre det vare lenger og overleve i en ikke-flytende form, siden faste katalysatorer er enklere å bruke i den virkelige verden. Han arbeider også for å erstatte rheniumatomet i molekylet - et sjeldent element - med mangan, et mer vanlig og billigere metall.
Indiana University Office av Vice Provost for forskning og National Science Foundation støttet forskningen, som vises i Journal of the American Chemical Society.
kilde: Indiana University
Relaterte bøker
at InnerSelf Market og Amazon
