Ini Daun Molekul Menggunakan Matahari Untuk Menukar CO2 Ke Bahan Api
Sumber Photo: MaxPixel. (CC0)

Ahli kimia telah merancang molekul yang menggunakan cahaya atau elektrik untuk menukar karbon dioksida menjadi karbon monoksida-sumber bahan api neutral karbon-lebih cekap daripada kaedah lain "pengurangan karbon."

"Jika anda boleh mencipta molekul yang cukup cekap untuk tindak balas ini, ia akan menghasilkan tenaga yang bebas dan boleh disimpan dalam bentuk bahan api," kata pemimpin kajian Liang-shi Li, profesor bersekutu dalam jurusan kimia di Indiana University Bloomington. "Kajian ini adalah lonjakan utama ke arah itu."

Pembakaran bahan api-seperti karbon monoksida-menghasilkan karbon dioksida dan mengeluarkan tenaga. Menghidupkan karbon dioksida kembali ke bahan api memerlukan sekurang-kurangnya jumlah tenaga yang sama. Matlamat utama di kalangan saintis telah mengurangkan tenaga yang berlebihan yang diperlukan.

Ini adalah apa yang dicapai oleh molekul Li: memerlukan jumlah tenaga yang paling sedikit yang dilaporkan setakat ini untuk memacu pembentukan karbon monoksida. Molekul-kompleks nanomi-renium yang disambungkan melalui sebatian organik yang dikenali sebagai bipyridine-memicu reaksi yang sangat berkesan yang mengubah karbon dioksida menjadi karbon monoksida.

Keupayaan untuk menghasilkan karbon monoksida dengan cekap dan eksklusif adalah penting kerana fleksibiliti molekulnya.

"Karbon monoksida adalah bahan mentah penting dalam banyak proses perindustrian," kata Li. "Ia juga merupakan cara untuk menyimpan tenaga sebagai bahan api neutral karbon kerana anda tidak meletakkan lagi karbon kembali ke atmosfer daripada yang anda sudah hilang. Anda hanya membebaskan semula kuasa suria yang anda gunakan untuk membuatnya. "

grafik langganan dalaman

Rahsia kecekapan molekulnya adalah nanographena-sekeping grafit skala nanometer, satu bentuk karbon yang biasa (yakni "memimpin hitam" dalam pensil) -baki warna gelap bahan menyerap sejumlah besar sinar matahari.

Li mengatakan bahawa kompleks bipyridine-metal telah lama dikaji untuk mengurangkan karbon dioksida menjadi karbon monoksida dengan sinar matahari. Tetapi molekul ini hanya boleh menggunakan sekerat kecil cahaya di bawah sinar matahari, terutamanya dalam julat ultraviolet, yang tidak dapat dilihat dengan mata kasar. Sebaliknya, molekul mengambil kesempatan daripada kuasa menyerap cahaya nanometer untuk menghasilkan tindak balas yang menggunakan sinar matahari dalam panjang gelombang sehingga nanometer 600-sebahagian besar spektrum cahaya yang kelihatan.

Pada dasarnya, Li berkata, molekul bertindak sebagai sistem dua bahagian: sebuah "pengumpul tenaga" nanogram yang menyerap tenaga dari sinar matahari dan "enjin rhenium" atom yang menghasilkan karbon monoksida. Pengumpul tenaga menggerakkan aliran elektron ke atom rhenium, yang berulang kali mengikat dan menukar karbon dioksida yang biasanya stabil menjadi karbon monoksida.

Idea untuk menghubungkan nanographena ke logam timbul dari usaha awal Li untuk mencipta sel solar yang lebih cekap dengan bahan berasaskan karbon. "Kami bertanya kepada diri sendiri: Bolehkah kita memotong sel-sel suria manusia tengah-dan menggunakan kualiti nanographena yang menyerap cahaya semata-mata untuk memacu reaksi?" Katanya.

Seterusnya, Li bercadang untuk membuat molekul itu lebih kuat, termasuk membuatnya bertahan lebih lama dan bertahan dalam bentuk bukan cecair, memandangkan pemangkin pepejal lebih mudah digunakan di dunia nyata. Dia juga berusaha untuk menggantikan atom rhenium dalam molekul-unsur langka-dengan mangan, logam yang lebih biasa dan kurang mahal.

Pejabat Universiti Indiana dari Provost Provider untuk Penyelidikan dan Yayasan Sains Kebangsaan menyokong penyelidikan, yang muncul di Jurnal Persatuan Kimia Amerika.

sumber: Universiti Indiana

Buku-buku yang berkaitan

at InnerSelf Market dan Amazon