Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Su-Il In do Departamento de Ciência e Engenharia de Energia conseguiu desenvolver fotocatalisadores que podem converter dióxido de carbono em energia utilizável, como metano ou etano.

À medida que as emissões de dióxido de carbono aumentam, a temperatura da Terra aumenta e o interesse em reduzir o dióxido de carbono aumenta, o principal culpado do aquecimento global, também tem aumentado. Além disso, a mudança para combustível reutilizável para recursos existentes devido ao esgotamento de energia também está chamando a atenção. A fim de resolver problemas ambientais transnacionais, pesquisa em fotocatalisadores, que são essenciais na conversão de dióxido de carbono e água em combustíveis de hidrocarbonetos, está ganhando atenção.

Embora os materiais semicondutores com grandes lacunas de banda sejam frequentemente usados ​​em estudos de fotocatalisadores, eles são limitados na absorção de energia solar em várias áreas. Assim, estudos de fotocatalisador com foco na melhoria da estrutura e superfície do fotocatalisador para aumentar as áreas de absorção de energia solar ou a utilização de materiais bidimensionais com excelente transmissão de elétrons estão em andamento.

A equipe de pesquisa do professor In desenvolveu um fotocatalisador de alta eficiência que pode converter dióxido de carbono em metano (CH ₄ ) ou etano (C ₂ H ₆ ), colocando grafeno em dióxido de titânio reduzido de uma forma estável e eficiente.

O fotocatalisador desenvolvido pela equipe de pesquisa pode converter seletivamente o dióxido de carbono de um gás em metano ou etano. Os resultados mostraram que seu volume de geração é de 259 umol / ge 77 umol / g de metano e etano, respectivamente, e sua taxa de conversão é 5,2 por cento e 2,7 por cento maior do que os fotocatalisadores convencionais de dióxido de titânio reduzido. Em termos de volume de geração de etano, este resultado mostra a maior eficiência do mundo sob condições experimentais semelhantes.

Além disso, a equipe de pesquisa provou pela primeira vez que o poro se move em direção ao grafeno devido a fenômenos de curvatura de banda visíveis a partir de dióxido de titânio e interfaces de grafeno por meio da pesquisa conjunta internacional conduzida com a equipe de pesquisa liderada por James R. Durrant no Departamento de Química do Imperial College Londres (ICL), Reino Unido usando espectroscopia de fotoelétrons.

O movimento do poro em direção ao grafeno ativa reações, fazendo com que os elétrons se acumulem na superfície do dióxido de titânio reduzido e forma uma grande quantidade de metano radical (CH ₃ ) à medida que os polielétrons se envolvem nas reações. A equipe de pesquisa identificou um mecanismo para produzir metano se este metano radical formado reagir com íons de hidrogênio e para produzir etano se o metano radical reagir entre si.

Espera-se que o material catalisador desenvolvido pela equipe de pesquisa seja aplicado a uma variedade de áreas, como produção de material de alto valor agregado no futuro e seja usado para resolver problemas de aquecimento global e problemas de esgotamento de recursos energéticos, produzindo seletivamente níveis mais altos de hidrocarbonetos materiais usando a luz solar.

Professor In disse, “O fotocatalisador de dióxido de titânio reduzido com grafeno que foi desenvolvido desta vez tem a vantagem de ser capaz de produzir CO seletivamente ₂ como um elemento químico utilizável, como metano ou etano. Ao realizar pesquisas de acompanhamento que aumentem a taxa de conversão para que possa ser comercializado, vamos contribuir para o desenvolvimento de tecnologia para reduzir o dióxido de carbono e transformá-lo em um recurso ”.

O resultado desta pesquisa foi publicado na quinta-feira, 19 de julho, 2018 na edição online de Energia e Ciência Ambiental , um jornal internacional sobre ciência da energia.