科学家们找到了一种有效利用太阳可见光分解二氧化碳的方法，这为缓解全球变暖的新方法打开了大门。
为了应对全球变暖的挑战，科学家们一直在研究分解排放物和大气中的二氧化碳的绿色可持续方法。现在，来自日本名古屋工业大学的一组研究人员开发出了一种新型的、易于合成的复合化合物。这种复合化合物能够有效利用太阳能来减少二氧化碳，使我们离实现绿色经济又近了一步。
在过去的一个半世纪里，人类活动产生的二氧化碳排放量急剧上升，这被视为导致全球变暖和异常天气的主要原因。因此，许多领域的研究重点是降低二氧化碳排放量及其在大气中的水平。一个颇具希望的策略是利用光催化剂进行化学分解，或"还原"二氧化碳。光催化剂可以吸收光能，将光能供给反应过程并加速反应过程。根据这种策略，在不使用其他人工能源的情况下，以太阳能为动力来减少二氧化碳成为可能，为通往可持续发展的未来打开了大门。
由日本名古屋工业大学的Shinji Kawasaki博士和Yosuke Ishii博士领导的一个科学家小组一直致力于实现高效的太阳能辅助二氧化碳减排。他们最近取得的突破发表在《自然》杂志子刊《科学报告》上。
他们的研究始于需要解决碘酸银(AgIO3)的有限适用性问题，这种光催化剂因对二氧化碳还原反应有作用而引起广泛关注。问题在于，为了成为一种有效的、可以发挥作用的光催化剂，AgIO3需要比可见光供能高得多的能量。太阳辐射的大部分都是可见光。
科学家们试图通过将AgIO3与碘化银(AgI)相结合来解决这一效率问题，后者可以有效的吸收和利用可见光。然而，AgIO3-AgI复合材料的合成工艺很复杂，大规模生产不切实际。此外，它们的结构没有为光激发电子(由光吸收激发的电子)从AgI到AgIO3的转移提供有效途径，而这是复合材料催化活性的关键所在。
Kawasaki博士表示，“我们现在开发了一种新的光催化剂，它可以结合单壁碳纳米管(SWCNT)与AgIO3和AgI，形成一种三组分复合催化剂，""SWCNT可以在多种模式下发挥作用。它同时解决了合成和电子转移途径的问题。"
这种三组分复合材料的合成过程很简单，只涉及两个步骤：1.使用电化学氧化方法将碘分子封装在SWCNT内；2.通过将上一步的生成物浸入硝酸银(AgNO3)水溶液制备复合材料。
这种复合材料的光谱观察结果表明，在合成过程中，封装的碘分子从SWCNT上接受电荷并转化为特定的离子。然后，这些离子与AgNO3反应，形成AgI和AgIO3微晶体。这些封装碘分子的初始位置可令微晶体均匀沉积在所有的SWCNT上。使用模拟太阳光进行的实验分析表明，SWCNT也可作为导电途径，光激发的电子通过SWCNT从AgI移动到AgIO3，使二氧化碳有效还原成一氧化碳(CO)。
SWCNT的加入也使得复合分散体可以很容易的喷涂在薄膜聚合物上，产生灵活的光催化电极，这种电极可用于各种应用。
Ishii博士对光催化剂的潜力满怀希望。"它可以利用太阳能减少工业二氧化碳和大气中的二氧化碳排放，成为一种易于规模化的、可持续的可再生能源解决方案，解决全球变暖和气候变化问题，使人们的生活更安全、更健康。”团队还表示，下一步是探索光催化剂用于太阳能制氢的可能性。
扫一扫关注微信
