Star katalizator in svetloba pospešita redukcijo CO2
RWGS reakcija (CO2 + H2 ↔ CO + H2O) omogoča pretvorbo CO2 v ogljikov monoksid, ključno surovino za sintezni plin in nadaljnjo proizvodnjo goriv in kemikalij. Glavni izziv je visoka poraba energijska, saj so za željene reakcijske hitrosti potrebne visoke temperature. V tej raziskavi smo dokazali, da je mogoče z vidno svetlobo izboljšati aktivnost tudi na uveljavljenem industrijskem Cu/ZnO/Al2O3 (CZA) katalizatorju.
Pri osvetljevanju CZA z vidno svetlobo smo dosegli skoraj 6-krat višjo hitrost nastanka CO v primerjavi z reakcijo v temi, pri čemer je učinek svetlobe največji pri temperaturah pod 230 °C. Za najbolj učinkovitejše so se izkazali modri fotoni (400-500 nm), kjer je imel katalizator visok kvantni izkoristek kar 47%. Osvetlitev je spremljal tudi izrazit padec aktivacijske energije za nastanek CO (83 → 44 kJ/mol), kar nakazuje na svetlobno povzročeno spremembo mehanizma in ne le na termični učinek le-te.
Z in-situ/operando pristopi (vključno z dinamičnim DRIFTs ter kinetično analizo) smo preučili mehanistično ozadje in ugotovili, da se pri osvetlitvi CO tvori pretežno po karboksilatni poti (COOH*). Ključen vpliv svetlobe je pospešena disocijacija H2 in približno 5-krat višja pokritost površine z aktivnim H, kar pospeši razpad karboksilatnih intermediatov v končne produkte. Rezultati potrjujejo, da lahko z ustrezno osvetlitvijo izboljšamo delovanje katalitskih procesov, tudi na že uveljavljenih industrijskih katalizatorjih, brez razvoja novih materialov.
Več informacij: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894725125291?via%3Dihub
Kontakt: petar.djinovic(at)ki.si