CO 2 太陽光集中下で_のCH4性能へのCO2光減少

化石燃料の利用には大量のCO2排出量が伴い、地球温暖化に大きく貢献しています。CO₂のキャプチャ、貯蔵、および変換は、大気中の CO₂含有量を削減するために不可欠^です1.CO2から炭化水素への光還元により、CO2を削減し、CO2を燃料に変換し、太陽エネルギーを節約することができます。しかし、CO2は非常に安定な分子です。そのC=O結合は、より高い解離エネルギー(約750 kJ/mol)2を有する。つまり、CO2は活性化や変換が非常に難しく、プロセス中に高エネルギーの短波長ライトのみが機能します。そのため、CO2光減少研究は、現在の低変換効率と反応速度に苦しんでいます。ほとんどの報告されたCH₄収率は、TiO₂触媒3、4上の数μmol·g^カタ-1·h^-1レベルでのみです。CO2削減のための変換効率と反応速度が高い光触媒システムの設計と製造は依然として課題です。

CO2光減少触媒の研究の一般的な領域は、可視スペクトルに利用可能な光バンドを広げ、これらの波長5、6の利用効率を高めることです。代わりに、この原稿では、光強度を高めることによって反応速度を高めようとします。光触媒反応の駆動力は太陽光であるため、光光の強度を上げるために濃度技術を使用し、したがって、反応速度を増加させるという考え方です。これは、温度を上げることによって反応速度を増加させることができる熱触媒プロセスに似ています。もちろん、温度効果は無限に増加することはできませんし、同様に光の強度で。本研究の主な目的は、適切な光強度または濃度比を見つけることだ。

集中技術を用いる実験は今回が初めてではない。実際には、太陽光発電と排水処理7、8を集中させるのに広く使用されている。ブナの木のおがくずなどの生体材料は、太陽原子炉9、10で熱分解することができる。いくつかの以前の報告は、CO₂光減少11、12、13の方法に言及^{している。}1つのサンプルは、光強度^が14倍になったときに製品収率で50%の増分を示した。我々のグループは、光を集中させることで、強度が最大12倍増加してCH4収率を上げることができることを発見しました。また、光を集中させることにより反応前の触媒の前処理は、CH4収率15をさらに高めることができる。 ここでは、実験システムと方法を詳細に示す。