Растения сильны в вытаскивании двуокиси углерода из воздуха. Но они являются медленными, и исследователи желали бы ускорить удаление двуокиси углерода (CO2) — главный парниковый газ — от воздуха. Сейчас, исследователи в Калифорнийском отчете, что они сделали первый шаг к исполнению легко, что, методом развития пористого материала, преобразовывающего CO2 в моноксид углерода (CO) и кислород. Кроме того, что новый материал имел возможность убрать отечественные небеса, но и он имел возможность бы также являться отправной точкой чтобы сделать горючее из возобновимых источников энергии.
Химики пробовали сделать что-то нужное с CO2 на протяжении многих лет. Но CO2 есть весьма стабильной, нереактивной молекулой.
Для разделения его на CO и кислород исследователи должны добавить энергию, в большинстве случаев электричество. Это не сделано сейчас, в силу того, что намного более дешево сделать горючее методом очистки нефти. Но кое-какие катализаторы — сущности, ускоряющие химические реакции — имели возможность сделать процесс более недорогим методом сокращения суммы энергии, которая должна быть накачана в.Один многообещающий катализатор есть кольцевой органической молекулой с атомом кобальта в его ядре, названном порфирином.
В то время как добавлено к раствору с двумя электродами, небольшим количеством и электролитом растворенного CO2, порфирин ласкается близко к отрицательно заряженному электронам и электроду паромов к CO2, разделяя его на CO и кислород тот пузырь на большом растоянии. Но установка трудится лишь, когда порфирины растворены в экологически вызывающем большие сомнения органическом растворе. И существуют другие неприятности: Порфирины имеют тенденцию наносить удар совместно в течение продолжительного времени, разрушая их переправляющие электрон свойства.
Для обхождения этих неприятностей, исследователей в Калифорнийском университете, Беркли, во главе с химиками Крисом и Омаром яги Чангом, отыскал метод соединить порфирины в пористый жёсткий материал, названный ковалентной органической структурой (COF). Яги и его сотрудники развили множество COFs как фильтры для отделения разных газов от друг друга. Но в надежде на делание первого шага к созданию возобновляемых видов горючего, они желали видеть, имел возможность ли бы их кобальт COF поделить CO2 также.
Порфирины были похожим естественный выбор, в силу того, что они не только добры в переправляющихся электронах к CO2, но и они могут также совершить электричество. В теории посредством порфирина COF, потому, что катализатор разрешил бы материалу проводить электроны от электрода до компонентов порфирина везде по толстой мембране материала.
И пористая природа COF разрешила бы CO2 вариться в кофеварке через и приобретать доступ к каталитически активным атомам кобальта в ядре порфирина.После синтезирования их нового COF Yaghi, Чанг и их сотрудники поместили слой на электроде.
Потому, что их катализатор уже был в контакте с электродом, им не был нужен органический раствор, это требуется для молекулярного катализатора порфирина, и они имели возможность применять несложный основанный на воде электролит вместо этого. В то время как они применили электрический ток, они нашли, что порфирин COF сделал добрейшую работу, чем молекулярная версия разделяющегося CO2 в CO и кислорода.Ключ к молекулярному сильному процессу – в то время как молекулы CO2 связывают с атомами кобальта в ядре порфирина. Но бригада Йяги отыскала, что в их порфирине кобальта COF не все молекулы CO2 нашли их цели кобальта.
Так, они вернули собственные структуры COF, так, у них были мало громадные поры для упрощения прохождения CO2. Они также добавили мало меди.
CO2molecules имеют тенденцию избегать меди в добавления и пользу кобальта, что медь вынудила молекулы CO2 толпиться около остающихся атомов кобальта, как поклонницы, роящиеся рок-звезда. Это увеличило возможность, что молекулы CO2 установят фактический контакт с атомом кобальта и будут поделены.Результат — о котором бригада Беркли информирует онлайн сейчас в Науке — был то, что двойной железный COF разделял молекулы CO2 60 раз, и вдобавок вольно плавающие молекулы порфирина кобальта. COFs также был весьма действенным, посредством 90% электронов для разделения молекул CO2 на CO.
Наконец, катализаторы были очень активны, разламывая примерно 240 000 молекул CO2 в час, 25 раз с таковой скоростью, как COFs лишь для кобальта. Это делает материал среди лучших разделяющих CO2 катализаторов в том месте.“Это – весьма добрая работа”, говорит Пол Кенис, химик в Университете Иллинойса, Равнине Урбаны. Он отмечает, что довольно много групп пробует улучшить их CO2-to-CO конверсии при помощи пористых материалов электрода.
Но эта работа делает сам электрод из каталитически активного вещества. “Так, Вы добираетесь два для одного”, говорит Кенис.В итоге созданный CO мог быть объединен с водородом (сделанный методом разделения воды в кислород и водород) для производства газового горючего из возобновляемых источников энергии как ветер и солнечный, заявляют Kenis и Yaghi.
Сейчас это не экономично, в силу того, что все еще намного более дешево очистить нефть. Но в случае если страны когда-нибудь желают сделать горючее из возобновляемой энергии лишь и избежать устраивать демпинг большего количества CO2 ископаемого горючего в атмосферу, катализаторы, такие как этот могли быть ответственной составляющей.