Международная команда ученых во главе с Лян-ши Ли в Университете Индианы достигла нового рубежа в стремлении переработать углекислый газ в атмосфере Земли в топливо, нейтральное к углероду, и другие материалы.

Химики спроектировали молекулу, которая использует свет или электроэнергию для преобразования углекислого газа парникового газа в моноксид углерода - источник углерода, нейтральный по отношению к топливу - более эффективно, чем любой другой метод «углеродного восстановления». Этот процесс сообщается в Журнале Американского химического общества.

«Если вы можете создать достаточно эффективную молекулу для этой реакции, она будет производить энергию, которая является свободной и пригодной для хранения в виде топлива», - сказал Ли,професор Колледжа искусств и наук Блумингтона. «Это исследование является крупным шагом в этом направлении».

Сжигающее топливо - такое как угарный газ - вырабатывает углекислый газ и выделяет энергию. Возвращение углекислого газа в топливо требует, по крайней мере, такого же количества энергии. Одной из основных целей ученых было уменьшение избыточной энергии.

Это именно то, что достигает молекула Ли: требуя минимального количества энергии, сообщенной до сих пор, чтобы стимулировать образование моноксида углерода. Молекула - комплекс nanographene-rhenium, соединенный через органическое соединение, известное как бипиридин, запускает высокоэффективную реакцию, которая преобразует двуокись углерода в монооксид углерода.

Способность эффективно и исключительно создавать угарный газ значительна благодаря универсальности молекулы.

«Угарный газ является важным сырьем во многих промышленных процессах, - сказал Ли. «Это также способ хранения энергии в качестве топлива, нейтрального к углероду, так как вы больше не убираете углерод в атмосферу. Вы просто перевыпускаете солнечную энергию, которую вы использовали для ее производства».

Секретом эффективности молекулы является nanographene - часть графита нанометрового масштаба, обычная форма углерода (то есть черный «свинец» в карандашах) - потому что темный цвет материала поглощает большое количество солнечного света.

Ли сказал, что бипиридиновые-металлические комплексы давно изучаются, чтобы уменьшить углекислый газ до угарного газа при солнечном свете. Но эти молекулы могут использовать только крошечную ленту света в солнечном свете, прежде всего в ультрафиолетовой области, которая невидима для невооруженного глаза. Напротив, молекула, развитая в IU, использует силу поглощения света нанографином, чтобы создать реакцию, которая использует солнечный свет на длине волны до 600 нанометров - большую часть спектра видимого света.

По существу, по словам Ли, молекула действует как двухкомпонентная система: нанопрененский «сборщик энергии», который поглощает энергию от солнечного света и атомного Рений «двигатель», который производит угарный газ. Коллектор энергии управляет потоком электронов к атому рения, который многократно связывает и преобразует обычно стабильный диоксид углерода в монооксид углерода.

Идея связать nanographene с металлом возникла из предыдущих попыток Ли создать более эффективную солнечную ячейку с углеродным материалом. Затем Ли планирует сделать молекулу более мощной, в том числе сделать ее более долгой и выжить в нежидкой форме, поскольку твердые катализаторы легче использовать в реальном мире. Он также работает над заменой атома рения в молекуле - редком элементе - марганцем, более распространенным и менее дорогим металлом.

xw 1385764