Foto Bron: MaxPixel. (CC0)

Chemici hebben een molecuul ontwikkeld dat licht of elektriciteit gebruikt om koolstofdioxide koolmonoxide, een koolstofneutrale brandstofbron, efficiënter om te zetten dan elke andere methode van 'koolstofreductie'.

"Als je een efficiënt genoeg molecuul voor deze reactie kunt maken, zal het energie produceren die vrij is en kan worden bewaard in de vorm van brandstoffen", zegt studieleider Liang-shi Li, universitair hoofddocent bij de afdeling chemie van de Indiana University Bloomington. "Deze studie is een grote stap in die richting."

Brandende brandstof, zoals koolmonoxide, produceert kooldioxide en geeft energie af. Kooldioxide terug in brandstof omzetten vereist minstens dezelfde hoeveelheid energie. Een belangrijk doel van wetenschappers is het verminderen van de overtollige energie die nodig is.

Dit is precies wat het molecuul van Li bereikt: het is de minste hoeveelheid energie die tot nu toe is gerapporteerd om de vorming van koolmonoxide te stimuleren. Het molecuul - een nanographeen-rheniumcomplex verbonden via een organische verbinding bekend als bipyridine - triggers een zeer efficiënte reactie die kooldioxide omzet in koolmonoxide.

Het vermogen om op efficiënte en exclusieve wijze koolmonoxide te creëren, is significant vanwege de veelzijdigheid van het molecuul.

"Koolmonoxide is een belangrijke grondstof in veel industriële processen", zegt Li. "Het is ook een manier om energie op te slaan als een koolstofneutrale brandstof, omdat je geen koolstof meer terug in de atmosfeer brengt dan je al hebt verwijderd. Je herlaadt gewoon de zonne-energie die je hebt gebruikt om het te maken. "

Het geheim van de efficiëntie van het molecuul is nanographeen, een stuk grafiet op nanometer-schaal, een veel voorkomende vorm van koolstof (de zwarte "lead" in potloden), omdat de donkere kleur van het materiaal een grote hoeveelheid zonlicht absorbeert.

Li zegt dat bipyridine-metaalcomplexen al lang bestudeerd zijn om koolstofdioxide tot koolmonoxide te reduceren met zonlicht. Maar deze moleculen kunnen slechts een klein stukje licht in zonlicht gebruiken, voornamelijk in het ultraviolette bereik, dat onzichtbaar is voor het blote oog. Het molecuul maakt daarentegen gebruik van de lichtabsorberende kracht van nanographeen om een ​​reactie te creëren waarbij zonlicht wordt gebruikt in de golflengte tot 600 nanometer - een groot deel van het spectrum van zichtbaar licht.

In essentie, zegt Li, werkt het molecuul als een tweedelig systeem: een nanografische "energiecollector" die energie absorbeert uit zonlicht en een atoomrhenium "motor" die koolmonoxide produceert. De energiecollector drijft een stroom van elektronen naar het reniumatoom, dat herhaaldelijk de normaal stabiele koolstofdioxide aan koolmonoxide bindt en omzet.

Het idee om nanographeen aan het metaal te koppelen, is ontstaan ​​uit eerdere inspanningen van Li om een ​​efficiëntere zonnecel te maken met het koolstofgebaseerde materiaal. "We vroegen ons af: kunnen we de middelste mens-zonnecellen wegsnijden - en de lichtabsorberende kwaliteit van nanographeen alleen gebruiken om de reactie te stimuleren?", Zegt hij.

Vervolgens is Li van plan om het molecuul krachtiger te maken, inclusief het langer laten duren en overleven in een niet-vloeibare vorm, omdat vaste katalysatoren gemakkelijker te gebruiken zijn in de echte wereld. Hij werkt ook aan het vervangen van het rheniumatoom in het molecuul - een zeldzaam element - met mangaan, een meer gebruikelijk en minder duur metaal.

Het Indiana University Office van de Vice Provost voor Onderzoek en de National Science Foundation steunden het onderzoek, dat in de Tijdschrift van de American Chemical Society.

Bron: Indiana University

Verwante Boeken

at InnerSelf Market en Amazon