Наночастицы и свет превращают углекислый газ в метан

Визуализация наночастиц родия (синим цветом), использующих энергию под ультрафиолетовым светом

Визуализация наночастиц родия (синим цветом), использующих энергию под ультрафиолетовым светом

Chad Scales

Американские химики нашли катализатор, способный превращать углекислый газ в пригодный к использованию в качестве топлива метан под действием ультрафиолетового света. Теперь ученые надеются запустить это преобразование на естественном солнечном свете, что может стать прорывом в альтернативной энергетике. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Ученые обнаружили, что наночастицы часто используемого в качестве катализатора родия не только более эффективно ускоряют реакцию при освещении ультрафиолетовым светом, но также при их использовании на выходе преобладает метан, а не другие менее желаемые продукты, например угарный газ. «Факт возможности использования света для влияния на определенное направление реакции очень примечателен, — говорит Цзе Лю, профессор Университета Дьюка. — Это открытие действительно продвинет понимание катализа».

Родий ускоряет реакции посредством передачи дополнительной энергии, обычно в форме тепла. Однако высокие температуры обладают своими недостатками: уменьшается срок службы катализаторов и в процессе синтеза появляются нежелательные продукты. В последние годы ученые стали изучать возможность передачи энергии посредством света на наноразмерные частицы металла — это область называется плазмоника.

Аспирант Сяо Чжан из лаборатории Лю синтезировал наночастицы и проводил опыты с пропусканием смеси углекислого газа с водородом через химический реактор. Он заметил, что при освещении ультрафиолетом реакция протекает при комнатной температуре вместо 300°C, а также в результате получается преимущественно метан. «Мы обнаружили, что посредством освещения родиевых наноструктур мы можем управлять течением реакции, — поясняет Генри Эверетт из Центра исследований и разработок в области авиации и ракетостроения армии США. — У нас появилась возможность выбора направления реакции, чего не было при использовании нагревания».