تجزیه متان با نانوکاتالیست جدید ارزان‌تر و ساده‌تر می شود

به گزارش خبرگزاری مهر، متان روی زمین بسیار فراوان است، اما انتشارآن در اتمسفر به افزایش دما و تغییرات آب و هوا کمک می‌کند. در سال‌های اخیر، محققان در تلاش‌اند تا روش‌های قابل اعتمادی را برای تبدیل مستقیم متان به سایر سوخت‌ها و مواد شیمیایی با کاربردهای ارزشمند در دنیای واقعی ابداع کنند.

این راهبردها شامل روش‌های مبتنی بر کاتالیزور برای تسریع اتصال اکسیداتیو متان به مواد حاوی کربن دیاتومیک گاز سبز (C۲) است. با این حال، این واکنش به‌طور معمول به شرایط نامطلوب ترموکاتالیست‌ها، نیاز به شرایط محیطی شدید و چالش برانگیز دارد، متکی است.

محققان دانشگاه کالج لندن و دانشگاه لیورپول به تازگی فتوکاتالیست جدیدی ایجاد کرده‌اند که می‌تواند اتصال اکسیداتیو متان را پیش ببرد. این فتوکاتالیست، که جزئیات ساخت آن در نشریه Nature Energy منتشر شده‌ است، براساس دی اکسید تیتانیوم (TIO۲) و نانوذرات طلا (AU) است.

چائولی و همکارانشان در این مقاله نوشتند: «جفت شدن اکسیداتیو فوتوکاتالیستی متان (OCM) مولکول‌های C۲ را تولید می‌کند که می‌تواند به‌عنوان بلوک‌های ساختمانی برای سنتز سوخت‌ها و مواد شیمیایی استفاده شود. با این حال، میزان عملکرد و انتخاب محصولات C۲ به دلیل ماهیت پایدار مولکول‌های متان هنوز هم در حد متوسط است.»

محققان با استفاده از روش پراکندگی سریع، اقدام به بارگذاری نانوکلاسترهای طلا روی TiO۲ نمودند و فوتوکاتالیست جدید امیدوار کننده خود را تولید می‌کردند. در آزمون‌های اولیه، به نظر می‌رسد که یک نمونه بهینه شده از فوتوکاتالیست آنها بسیار خوب عمل می‌کند و متان را با سرعت بالا و بدون نیاز به شرایط واکنش شدید به C۲ تبدیل می‌کند.

زیی لی از محققان این پروژه می‌گوید: «ما با استفاده از رویکرد کندوپاش، فتوکاتالیست TIO۲ حاوی نانوذرات طلا را ساختیم. این فتوکاتالیست به نرخ تبدیل متان بالا از ۱/۱ میلی‌مول بر ساعت، انتخاب‌پذیری در حد ۹۰ درصد برای C۲ و راندمان کوانتومی ظاهری ۶/۰ ± ۳/۱۰ درصد رسید. نانوذرات طلا طول عمر فوتوالکترون TiO۲ را با ضریب ۶۶ برای O۲ طولانی می‌کند.

فوتوکاتالیست پیشنهادی این گروه، AU۶۰S/TIO۲، از بسیاری از کاتالیزورهایی که قبلاً گزارش شده، از نظر پایداری، میزان تبدیل متان و عملکرد C۲ فراتر رفته است.