Материал, позволяющий более чем в 20 раз повысить эффективность производства перспективного метанолового топлива, разработали ученые из Национального исследовательского университета МИЭТ совместно с польскими коллегами из Лодзинского технического университета.
Превращение углекислого газа в топливо — например, в метанол — действенный способ снижения его ядовитых выбросов в атмосферу, считают авторы исследования. Оптимальным решением, по их мнению, является использование для этого возобновляемой энергии.
Сегодня синтез метанола из CO2 в основном осуществляют фотокаталитическим методом, при котором реакция протекает за счет энергии света. Однако оксид титана, применяемый в качестве фотокатализатора, реагирует только на ультрафиолет, составляющий всего пять процентов солнечного света.
Для того чтобы в полной мере использовать энергию Солнца, ученые модифицировали поверхность оксида титана металлическими наночастицами. Оказалось, что комбинация оксида титана с некоторыми металлами позволяет катализатору улавливать энергию также видимой части спектра, охватывая большую часть солнечного света.
«Мы показали, что модифицирование поверхности TiO2 частицами металлов увеличивает скорость образования метанола в 22 раза. Наиболее активными оказались частицы платины и никеля. Развитие этой технологии позволит синтезировать органические вещества без использования сложного оборудования, необходимого в классическом методе синтеза», — рассказал старший научный сотрудник Института перспективных материалов и технологий НИУ МИЭТ Сергей Дубков.
По его словам, для изготовления модифицированного фотокатализатора применяют либо вакуумное испарение металлов с последующим их осаждением на оксиде титана, либо отжиг порошка оксида, пропитанного солями металлов.
Для изучения структуры полученных материалов применялись рентгеновский дифракционный анализ и растровая электронная микроскопия. Исследование проведено в рамках гранта, направленного на развитие принципов искусственного фотосинтеза в видимой области спектра.
В дальнейшем коллектив ученых намерен разработать гибридную фотокаталитическую систему, приспособленную к работе в видимой области спектра и способную решать такие задачи, как синтез органического топлива и очистка воды от органических загрязнений, а также производство водорода или кислорода разложением воды.