La nueva tecnología solar convierte los gases de efecto invernadero en combustibles valiosos

El innovador fotocatalizador Rh/InGaN1-xOx, que utiliza energía solar para convertir los gases de efecto invernadero en sustancias químicas valiosas, representa un gran salto en la producción química sostenible. Esta nanoestructura consta de nanopartículas de rodio sobre nanocables de nitruro de indio y galio, lo que mejora la eficiencia del reformado de metano seco utilizando dióxido de carbono. Crédito: SciTechDaily.com

Un nuevo fotocatalizador desarrollado por la Universidad Jiao Tong de Shanghai ofrece una forma ecológica y eficiente de convertir gases de efecto invernadero en sustancias químicas utilizando energía solar, lo que representa un avance importante en la producción química sostenible.

El nuevo fotocatalizador, llamado Rh/InGaN_1-SEy_s, es una nanoestructura que consta de nanopartículas de rodio inmovilizadas en nanocables de nitruro de indio y galio modificados con oxígeno cultivados sobre sustratos de silicio. Bajo iluminación solar concentrada, este material compuesto muestra un rendimiento excepcional para la reformación en seco de metano (DRM) con dióxido de carbono.₂logrando una tasa de evolución de gas sintético de 180,9 mmol g_gato^-1 h^-1 Con una selectividad del 96,3%. Esto representa una mejora significativa con respecto a los sistemas catalíticos convencionales, que a menudo requieren un alto aporte de energía y sufren una rápida desactivación.

«Nuestro trabajo representa un gran paso adelante para abordar el doble desafío de las emisiones de gases de efecto invernadero y la producción de energía sostenible», afirmó el profesor Baoyin Zhou, investigador principal de la Universidad Jiao Tong de Shanghai. «Al aprovechar el poder de la energía solar y la nanoingeniería diseñada racionalmente, hemos demostrado una ruta ecológica y eficiente para convertir los gases residuales en valiosos recursos químicos».

t/engan_1-SEy_s Se han explorado los nanocables para la reformación impulsada por la luz de metano seco con dióxido de carbono hacia gas de síntesis (CH₄ + empresa₂ + Luz = 2CO + 2H₂). Se sugiere que el reemplazo parcial de N en InGaN con O puede mejorar significativamente la actividad y estabilidad del catalizador bajo iluminación ligera sin calentamiento adicional. Crédito: Prensa científica de China

Efectos sinérgicos y conocimientos mecanicistas.

Los investigadores atribuyen el rendimiento excepcional de su fotocatalizador a los efectos sinérgicos que surgen de la combinación de nanocables fotoactivos de InGaN, una superficie modificada con oxígeno y nanopartículas de rodio catalíticamente activas. Los estudios mecanicistas revelaron que los átomos de oxígeno incorporados desempeñan un papel crucial en la mejora del CO2₂ Activación, facilitación de la generación de dióxido de carbono y supresión de la desactivación del catalizador por deposición de coque.

Los resultados de esta investigación, publicada en la prestigiosa revista Science Bulletin, allanan el camino para el desarrollo de sistemas fotocatalíticos avanzados para la producción sostenible de combustibles y productos químicos a partir de recursos renovables. El equipo cree que su enfoque puede ampliarse a otras reacciones químicas importantes, brindando nuevas oportunidades para hacer más ecológica la industria química.

«Estamos entusiasmados con las perspectivas de esta tecnología», afirmó el profesor Baoyin Zhou. «Al mejorar aún más el diseño del catalizador y la configuración del reactor, nuestro objetivo es ampliar el proceso y demostrar su viabilidad para aplicaciones prácticas».

Referencia: “Nanoestructura Rh/InGaN1−xOx para el reformado fotoimpulsado de metano con CO2 hacia gas de síntesis” por Yixin Li, Jinglin Li, Tianqi Yu, Liang Qiu, Syed M. Najeeb Hassan, Lin Yao, Hu Pan, Shams Al-Arfin, Jerife. Muhammad Sadaf, Li Zhou y Baoyin Zhou, 12 de febrero de 2024. Boletín científico.
doi: 10.1016/j.scib.2024.02.020