Низкотемпературный фотокатализатор может сократить углеродный след для синтез-газа

Инженеры Университета Райса создали легкие наночастицы, которые могут уменьшить углеродный след основного сегмента химической промышленности.

Частица, крошечные сферы меди, усеянные единичными атомами рутения, является ключевым компонентом зеленого процесса производства синтез-газа или синтез-газа, ценного химического сырья, которое используется для производства топлива, удобрений и многих других продуктов. Исследователи из Райса, Калифорнийского университета в Калифорнии и Университета Калифорнии, Санта-Барбара (UCSB), описывают низкоэнергетический и низкотемпературный процесс производства синтез-газа на этой неделе в Nature Energy.

«Синтез-газ может быть получен разными способами, но один из них, сухое реформинг метана, становится все более важным, поскольку химические вещества. это метан и диоксид углерода, два мощных и проблемных парниковых газа». сказал химик Райс и инженер Наоми Халас, соавтор соответствующий автор на бумаге.

Низкотемпературный фотокатализатор может сократить углеродный след для синтез-газа

Сингаз. это смесь угарного газа и газообразного водорода, которая может быть получена из угля, биомассы, природного газа и других источников. Согласно анализу BCC Research, проведенному в 2017 году, он производится на сотнях газификационных установок по всему миру и используется для производства топлива и химикатов на сумму более 46 миллиардов в год.

Катализаторы, материалы, которые стимулируют реакции между другими химическими веществами, имеют решающее значение для газификации. Газификационные установки обычно используют пар и катализаторы для разделения углеводородов. Атомы водорода образуют парообразный водород, а атомы углерода соединяются с кислородом в форме оксида углерода. При сухом риформинге атомы кислорода происходят из углекислого газа, а не из пара. Но сухое реформирование не было привлекательным для промышленности, потому что оно, как правило, требует даже более высоких температур и большего количества энергии, чем паровые методы, сказал первый автор исследования Линан Чжоу, постдокторский исследователь в Лаборатории нанофотоники Райса (LANP).

Халас, который руководит LANP, годами работал над созданием активированных светом наночастиц, которые с хирургической точностью вводят энергию в химические реакции. В 2011 году ее команда показала, что она может увеличить количество короткоживущих электронов высокой энергии, называемых «горячими носителями», которые создаются, когда свет падает на металл, и в 2016 году они представили первый из нескольких «антенных реакторов», в которых используются горячие носители. вести катализ.

Читайте также

  • Забыли пароль iPhone 6 S Что делать
    CandyGeek.ruНемного об ИТ и интернете дом / яблоко / Я забыл свой пароль iPhone: инструкции по устранению неполадокЯ забыл свой пароль iPhone: инструкции по устранению неполадокМногие пользователи устройств Apple предпочитают предоставлять дополнител...
  • Технология отображения OnePlus 8 с частотой 120 Гц будет представлена ​​13 января
    Технология дисплея OnePlus 8 120 Гц, как ожидается, будет представлена ​​13 января«Хотя ожидается, что OnePlus 8 и OnePlus 8 Pro будут поставляться с Snapdragon 865 SoC с поддержкой 5G, OnePlus 8 Lite может поставляться с прошлогодней Snapdragon 855 ...
  • Новое расширение The Division 2 возвращает игроков в Нью-Йорк
    Дивизион 2 получает макияж. Ubisoft представила новое платное расширение для мародера-стрелка Полководцы Нью-Йорка, что принесет серьезные изменения в игру.DLC вернет игроков в Нью-Йорк, где проходила оригинальная игра Division. История вращается вок...
  • Как снять экран телефона Samsung
    Как отключить пароль блокировки экрана телефона AndroidБлокировка экрана защищает содержимое вашего смартфона или планшета.Телефоны Samsung Galaxy, как и все другие устройства, являются Android xiaomi redmi note 4x, Lenovo, Huawei, Huawei Honor, Asus...
  • Как бактериальная эволюция арсеналов антибиотиков дает новые чертежи лекарств
    Ученые из Тринити-колледжа в Дублине обнаружили, что два совершенно разных вида бактерий выработали разные мощные арсеналы антибиотиков для использования в войне с соседями-бактериями [четверг, 9 января 2020 года]. Точно изобразив, как антибиотики де...
  • Как разблокировать телефон Huawei Password
    Как разблокировать телефон Huawei (Honor), если вы забыли пароль или шаблонКак разблокировать Честь, если пользователь вдруг забыл пароль? В 2019 году невозможно выйти из этой ситуации без потерь и сложности данных. Владелец телефона должен сдать и о...

Один из них, медный и рутениевый антенный реактор для производства водорода из аммиака, был предметом научной статьи Халаса, Чжоу и его коллег в 2018 году. Чжоу сказал, что катализатор синтез-газа использует аналогичную конструкцию. В каждом медная сфера диаметром около 5-10 нанометров усеяна островками рутения. Для аммиачных катализаторов каждый островок содержал несколько десятков атомов рутения, но Чжоу пришлось сжать их до одного атома для катализатора сухого риформинга.

Низкотемпературный фотокатализатор может сократить углеродный след для синтез-газа

«Высокая эффективность важна для этой реакции, но стабильность еще важнее». сказал Чжоу. «Если вы скажете человеку в промышленности, что у вас есть действительно эффективный катализатор, он спросит:« Как долго это может продолжаться? »

Чжоу сказал, что этот вопрос важен для производителей, потому что большинство катализаторов газификации склонны к «коксованию», накоплению поверхностного углерода, что в конечном итоге делает их бесполезными.

«Они не могут менять катализатор каждый день». сказал Чжоу. «Они хотят чего-то, что может продолжаться».

Выделив активные участки рутения, где углерод отделяется от водорода, Чжоу уменьшил вероятность реакции атомов углерода друг с другом с образованием кокса и увеличил вероятность их реакции с кислородом с образованием оксида углерода.

«Но одноатомных островов недостаточно». сказал он. «Для стабильности вам нужны как отдельные атомы, так и горячие электроны».

Чжоу сказал, что экспериментальные и теоретические исследования команды указывают на горячие носители, отводящие водород от поверхности реактора.

Читайте также

  • Не удалось подключиться к камере Android
    Ошибка камеры: «Не удалось подключиться к камере» на устройстве AndroidВсе начинается с того, что когда вы пытаетесь использовать камеру вашего Android-устройства, вы сначала видите пустой экран со значком камеры в центре, а затем вы получаете "...
  • Как проверить iPhone на наличие вредоносных программ
    Как очистить свой iPhone от вирусовЭто интересноВсем привет! Мобильная операционная система iOS по праву считается одной из самых безопасных и безопасных. Действительно, за всю историю существования ОС было зарегистрировано не более двух десятков раз...
  • WhatsApp на iPhone для Android
    Как скачать WhatsApp на iPhoneVatsap. самый популярный мессенджер в мире, iPhone. самый популярный смартфон в мире. Но, несмотря на это, долгое время не существовало приложения WhatsApp для iPhone, мессенджер был доступен только на Android. Но популя...
  • Лучшие дешевые предложения AirPods в январе 2020 года
    Самые дешевые предложения AirPods вы можете купить прямо сейчасТакие магазины, как Amazon, Walmart и Best Buy, как правило, являются лучшими магазинами для дешевых предложений AirPods. Вы можете рассчитывать на скидку до 30 при покупке в любом из эти...
  • Ошибка телефона Lenovo
    Приложение Android допустило ошибку - что мне делать ?!Мобильная операционная система Android основана на другой надежной и безопасной системе - Linux. К сожалению, не гарантирует безупречную работу. Одним из самых ярких примеров является то, что про...
  • MacBook Air против iPad Pro
    MacBook Air или iPad Pro? Вот как потратить 1200Хотите портативное устройство Apple, которое обладает ударом, но не забивает ваш кошелек? Два великих соперника выходят на ринг в битве за свои с трудом заработанные деньги: Apple MacBook Air и iPad Pro...

«Когда водород быстро покидает поверхность, он с большей вероятностью образует молекулярный водород». сказал он. «Это также уменьшает вероятность реакции между водородом и кислородом и позволяет кислороду реагировать с углеродом. Именно так вы можете контролировать горячий электрон, чтобы убедиться, что он не образует кокс».

Халас сказал, что исследование может проложить путь «для устойчивых, управляемых светом, низкотемпературных реакций риформинга метана для производства водорода по требованию».

«Помимо синтез-газа, одноатомная конструкция антенны-реактора может быть полезна при разработке энергоэффективных катализаторов для других применений». сказала она.

Технология была лицензирована Syzygy Plasmonics, стартапом из Хьюстона, соучредителями которого являются Halas и соавтор исследования Peter Nordlander.

Халас. профессор электротехники и вычислительной техники Райс Стэнли Мур, профессор химии, биоинженерии, физики и астрономии, материаловедения и наноинженерии. Нордландер. заведующий кафедрой физики и астрономии Висса, профессор электротехники и вычислительной техники, материаловедения и наноинженерии.

Дополнительные соавторы: Чао Чжан, Дэйн Суарер, Шу Тянь, Хоссейн Робатази, Минхан Лу, Лянлян Донг и Люк Хендерсон, все из Райс; Джон Марк Мартирес и Эмили Картер, оба из Калифорнийского университета; и Джордан Финзел и Филипп Кристофер из UCSB.

Исследование было поддержано Фондом Уэлча, Управлением научных исследований ВВС (FA9550-15-1-0022) и Министерством обороны.

You may also like