Новости

"Мы фактически случайно обнаружили, что данный материал работает так, как он работает. Изначально мы просто хотели реализовать первый шаг в этой реакции, но в ходе экспериментов мы быстро поняли, что катализатор осуществлял всю реакцию сам по себе, без вмешательства с нашей стороны", — заявил Адам Рондинон (Adam Rondinone) из Национальной лаборатории в Оак-Ридж (США).

 

В последние годы ученые активно пытаются найти способ превращения атмосферного СО₂ в биотопливо и другие полезные вещества. К примеру, в июле этого года физики из Чикаго представили необычную солнечную батарею из наноматериалов, которая напрямую использует энергию света для расщепления молекул углекислоты и производства угарного газа и водорода, из которых можно получать метан, этанол и другие виды биотоплива.

 

Рондинон и его коллеги довели этот процесс до логического конца, пытаясь найти новые, более эффективные способы расщепления СО₂ на угарный газ и кислород, не порождая при этом других побочных продуктов реакции, которые бесполезны или даже мешают получению биотоплива из углекислого газа.

 

В качестве главного материала для этого катализатора ученые избрали медь, чьи электрохимические свойства идеально подходят для восстановления СО₂ в угарный газ и другие виды молекул. 

 

Проблема заключается в том, что медные наночастицы и пластинки преобразуют СО₂ не в одно вещество, а сразу в несколько десятков молекул, чье присутствие и концентрации зависят от напряжения тока, который пропускается через катализатор. Это делает фактически невозможным промышленное использование подобных расщепителей СО₂.

 

Физики из Оак-Риджа решили эту проблему при помощи другого перспективного наноматериала – графена. Смяв листы графена в своеобразные "гармошки", ученые засеяли их складки наночастицами меди, что привело к тому, что молекулы СО₂ расщеплялись в строго отведенных местах – на вершинах графеновых "наноигл".

 

Это позволило американским исследователям гибко управлять тем, что происходит в ходе этого расщепления, и заставить СО₂ превращаться почти всегда в обычный этиловый спирт – в среднем, около 60% молекул углекислоты превращается в этанол. 

 

Ученые пока не знают, что именно происходит в этих точках, однако они предполагают, что графеновые складки мешают полному восстановлению молекул СО₂ и тем самым не дают им превратиться в этилен, этан и другие углеводороды, а также фокусируют и перенаправляют потоки электронов на наночастицы меди.

 

Данная технология получения спирта из воздуха, по словам физиков, уже почти полностью готова к промышленному применению – стоимость подобных катализаторов невысока, и их можно производить в любых количествах. Как полагают ученые, их изобретение можно использовать для запасания излишков энергии, собираемых солнечными батареями или ветряками, в виде спирта, который можно затем применять как биотопливо для машин или в качестве рабочего тела для топливных ячеек.