Канадские ученые создали дешевый катализатор для превращения CO2 в полезные продукты
Ученые из Университета Макмастера в Канаде совершили прорыв, представив экономически эффективный метод преобразования углекислого газа (CO2) в полезные продукты. Исследовательская группа разработала новый катализатор на основе наноматериалов из доступных элементов, который по своей эффективности не уступает драгоценным металлам.
В ответ на усугубляющийся климатический кризис многие страны стремятся снизить выбросы углерода. Канадские ученые исследуют перспективный новый подход: использование катализаторов, состоящих из наноразмерных материалов, которые ускоряют химические реакции по превращению CO2 в полезные вещества. Наноматериалы, будучи чрезвычайно малыми, могут оказывать значительное влияние на промышленные процессы.
Предыдущие исследования показали, что катализаторы часто полагаются на дорогостоящие и редкие драгоценные металлы, такие как платина, золото и серебро, что затрудняет их масштабирование для крупномасштабного преобразования CO2. Альтернативы на основе более доступных элементов, таких как никель, азот и углерод, изучались, но до сих пор не могли сравниться по эффективности с аналогами из драгоценных металлов.
Команда из Университета Макмастера, возможно, нашла жизнеспособное решение. Исследователи создали катализатор, внедрив крошечные частицы карбида никеля-цинка в матрицу из никеля, азота и углерода. Лабораторные испытания показали, что он высокоэффективен в преобразовании CO2 в монооксид углерода (CO), который является важным строительным блоком для химических процессов, таких как производство метанола и синтетического топлива.
Как отметил ведущий исследователь проекта доктор Дрю Хиггинс, использование никеля, азота и углерода позволяет применять относительно недорогие и распространенные материалы, в то время как ранее их производительность была недостаточной. Данная работа стала важным шагом в достижении производительности, аналогичной драгоценным металлам, но при значительно более низкой стоимости.
Первоначально команда не могла полностью понять, почему катализатор работает так хорошо. Для изучения его структуры на атомном уровне с помощью сверхъярких рентгеновских лучей на синхротроне Canadian Light Source в Университете Саскачевана были проанализированы образцы. Это исследование позволило раскрыть конкретную роль, которую никель играет в реакции преобразования CO2 в CO, и понять химические связи между элементами катализатора.
На следующем этапе ученые планируют продемонстрировать эффективность катализатора в более крупных масштабах. В идеале, в будущем такие системы смогут быть внедрены на промышленных предприятиях с большими выбросами CO2, например, в дымовых трубах, чтобы улавливать emissions до их попадания в атмосферу и преобразовывать их в ценные для общества продукты. Таким образом, это исследование знаменует собой важный шаг на пути к доступным и масштабируемым климатическим решениям, превращая CO2 из отхода в ценный ресурс.