新型催化劑可將二氧化碳高效轉化為甲烷轉化率高達99.3%
研究人員利用硒化鎘和無定形二氧化鈦開發出一種高效光催化劑，可將二氧化碳轉化為甲烷，甲烷轉化率達99.3%，再生能力也有所提升。今後的工作重點將是提高其能源效率和穩定性，以便用於商業用途。
DGIST 的一個研究小組開發出一種先進的光催化劑，它能有效地將二氧化碳轉化為甲烷，有可能為應對全球暖化提供一種可持續的解決方案。
來自DGIST 能源科學與工程系的In Soo-il 教授及其團隊成功開發出高效光催化劑。這項創新能夠將導致氣候變遷的重要因素二氧化碳（CO2）轉化為甲烷（CH4），也就是通常所說的天然氣。
全球暖化導致世界各地氣候異常，威脅著人類的生存。減少溫室氣體是解決日益令人擔憂的全球暖化問題的關鍵，這需要將大氣中的二氧化碳轉化為其他物質。光催化技術是一種環保解決方案，它只需利用太陽能和水就能將二氧化碳轉化為有用的物質，如天然氣。生產出的天然氣可在日常生活中用作暖氣、冷氣系統和車輛的燃料。
光催化材料的改進
研究團隊將吸收可見光和紅外線的硒化鎘與二氧化鈦（一種金屬氧化物和著名的光催化材料）結合起來，高效地將二氧化碳轉化為天然氣。
以前，人們曾將具有週期性晶格結構的結晶二氧化鈦作為光催化材料進行分析。然而，由於顆粒的規則排列，鈦的三價陽離子（Ti3+）的活性位點的形成受到了限制。為了克服這個問題，In 教授的團隊使用無定形二氧化鈦改進了催化反應，因為無定形二氧化鈦可以透過缺乏晶格結構週期性的不規則顆粒排列形成更多的Ti3+活性位點。
除了催化作用改善外，電荷轉移過程也穩定，可確保有足夠的電子參與反應。這有助於將二氧化碳轉化為碳化合物，特別是甲烷燃料。此外，與需要高溫再生的傳統光催化劑不同，無定形催化劑在不加熱的情況下向反應器供氧，可在一分鐘內再生。
高效率和未來研究方向
研究小組新開發的無定形二氧化鈦-硒化鎘光催化劑（TiO2-CdSe）在光反應18 小時後的前6 小時內甲烷轉化率仍高達99.3%，是具有相同成分的晶體光催化劑（C-TiO2 -CdSe）的4.22 倍。
“這項研究的重要意義在於，我們開發出了一種具有再生活性位點的催化劑，並通過計算化學研究確定了利用非晶態催化劑將二氧化碳轉化為甲烷的機理，”DGIST In 教授說。 “我們將進行後續研究，以改善無定形光催化劑的能量損失，並提高其長期穩定性，從而實現該技術的未來商業化。”
編譯來源：ScitechDaily