Иллюстрация: pronedra.ru
Преобразование углекислого газа в метан позволяет бороться с углеродным следом, одновременно получая энергоресурсы. Эффективность фотокатализаторов на основе диоксида титана, применяемых в реакции, можно значительно повысить. Как выяснили ученые Сколковского института науки и технологий, показатель улучшается в 7 раз за счет карбидов 5 металлов с высокой энтропией. О результатах исследования сообщает tass.ru.
Работа российских исследователей показала, что добавление около 10 % по массе высокоэнтропийного карбида к диоксиду титана, синтезированному безвакуумным электродуговым методом, позволяет увеличить скорость получения метана из CO₂ примерно в семь раз по сравнению с немодифицированным TiO₂. Такой эффект ученые связывают с усиленным разделением электрон-дырочных пар и более длительным временем их жизни в структуре композита, что повышает эффективность фотокаталитического процесса.
Читайте по теме: метод рекультивации поможет восстановить экосистему после нефтедобычи
Тема превращения CO₂ в метан и другие углеводороды активна не только в России, но и за рубежом. Международные исследования показывают, что фотокатализ на основе высокоэнтропийных оксидов способен улучшать образование метана за счет оптимизации электронной структуры катализатора, например комбинирования c₀ и d₁₀ электронных конфигураций в оксидных гетероструктурах, что снижает рекомбинацию носителей заряда и улучшает светопоглощение.
Кроме титана, современные исследования ориентированы на создание смешанных оксидов и карбидов с участием циркония, ниобия, галлия и других металлов для достижения высокой селективности к образованию метана.
Важно отметить, что аналогичные задачи решаются и в других российских лабораториях. Так, ученые СО РАН и Центра компетенций НТИ «Водород как основа низкоуглеродной экономики» разработали катализаторы, способные превращать CO₂ в метан и монооксид углерода при комнатной температуре и атмосферном давлении, активируемые солнечным светом, что делает процесс еще более экологичным.
Кроме того, исследования в области переработки парниковых газов в синтез-газ с использованием новых катализаторов на основе никеля и карбидов других металлов показывают, что комбинированные материалы могут не только ускорять реакцию, но и повышать стабильность катализаторов при длительной работе.
Ранее на сайте pronedra.ru писали, что российские ученые раскрыли неожиданную причину выбросов метана в Арктике