Naukowcy z Nanjing University opracowali nowatorski katalizator platynowy, który może zrewolucjonizować proces redukcji dwutlenku węgla (CO2). Dzięki modyfikacji molekularnej, udało się znacząco zwiększyć wydajność konwersji tego szkodliwego gazu cieplarnianego w metan (CH4), który jest uważany za potencjalne paliwo przyszłości. Wyniki opisane w National Science Review mogą mieć ogromne znaczenie dla rozwoju technologii neutralizujących emisje CO2 i walki ze zmianami klimatu.
Jak dotąd miedź, teraz platyna – nowy katalizator w drodze
Proces elektrochemicznej redukcji CO2 polega na przekształcaniu dwutlenku węgla w bardziej użyteczne związki chemiczne, takie jak metan czy etanol. Do tej pory w katalizie najczęściej wykorzystywano miedź, ponieważ dobrze wspomagała powstawanie węglowodorów z CO2. Niestety, katalizatory miedziane miały ograniczoną stabilność w kwaśnych warunkach, co znacznie utrudniało ich zastosowanie na szeroką skalę.
Czytaj też: Z trujących gazów robią coś o ogromnej wartości. Nowy katalizator bije rekordy
Platyna z kolei jest bardzo stabilna, ale wykazuje wysoką aktywność w reakcji ewolucji wodoru (HER), co oznacza, że zamiast redukować CO2, częściej produkuje wodór. Było to dużym wyzwaniem dla naukowców, ponieważ potrzebowali katalizatora, który efektywnie wspomaga konwersję CO2, a nie promuje niepożądanej reakcji.
Zespół badawczy pod kierownictwem prof. Chuanxina He opracował katalizator nazwany PtNPs@Th, w którym nanokryształy platyny zostały zmodyfikowane za pomocą tioniny (zwanej także fioletem Lautha). Dzięki tej modyfikacji udało się znacząco zmniejszyć aktywność platyny w reakcji ewolucji wodoru, jednocześnie zwiększając jej efektywność w redukcji CO2 do metanu.
Co szczególnie istotne, katalizator PtNPs@Th działał stabilnie w środowisku kwaśnym przez ponad 100 godzin – to niezwykle długi czas w porównaniu do wcześniejszych eksperymentów z innymi katalizatorami.
Redukcja CO2 do metanu ma ogromny potencjał przemysłowy i ekologiczny. Metan może być wykorzystywany jako paliwo lub surowiec chemiczny, a jego produkcja z CO2 oznacza jednocześnie neutralizację gazów cieplarnianych. Jeśli nowe katalizatory okażą się wystarczająco wydajne i trwałe, mogą odegrać kluczową rolę w zamykaniu obiegu węglowego – procesu, w którym emisje CO2 są przechwytywane i ponownie wykorzystywane, zamiast trafiać do atmosfery.
Co więcej, zastosowanie platyny jako katalizatora otwiera nowe możliwości dla innych reakcji chemicznych. Platyna jest jednym z najskuteczniejszych metali szlachetnych używanych w katalizie, a jej modyfikacja molekularna może doprowadzić do rozwoju nowych technologii w dziedzinie przetwarzania energii, produkcji paliw syntetycznych czy magazynowania wodoru.