Катализатор превращает CO₂ в топливо с рекордной эффективностью
Казалось бы, углекислый газ — это проблема. Но наука снова доказывает: в любой проблеме можно найти возможность.
Повышение уровня CO₂ в атмосфере из-за зависимости от ископаемого топлива усиливает угрозу климатических изменений. Это подстегивает спрос на технологии, превращающие углекислый газ в полезные химические вещества. Один из перспективных методов — электрохимическое восстановление CO₂, но у него есть недостатки: высокие энергозатраты, низкая селективность и конкуренция с реакцией выделения водорода.
Ученые из Университета Тунцзи (Китай) под руководством профессоров Фэнтин Ли и Ифана Гу разработали новый катализатор на основе меди и органических молекул (TJE-ttfp). Он показал рекордную эффективность — 99,2% для получения жидкого топлива (муравьиной кислоты и метанола) при низком напряжении. Это лучше, чем у коммерческих медных катализаторов.
Результаты опубликованы в издании Nano Research.
Динамическое взаимодействие между разными состояниями меди создает адаптивную электронную структуру, — объясняет профессор Гу. — Это ускоряет перенос электронов и стабилизирует промежуточные продукты, обеспечивая высокую селективность.
Ключевые преимущества катализатора:
- подавляет ненужные побочные реакции,
- работает стабильно 46 часов без потери эффективности,
- сохраняет структуру после реакции.
Теоретические расчеты подтвердили, что превращение CO₂ в метанол идет через промежуточную стадию с низким энергетическим барьером, а для выделения водорода нужно гораздо больше энергии.
Наша работа показывает, как правильно подобранная структура катализатора решает главные проблемы, — говорит профессор Ли. — Следующий шаг — масштабирование технологии для промышленности.
Этот прорыв важен по трем причинам:
- Энергоэффективность — низкое напряжение реакции снижает затраты.
- Селективность — почти 100% выход нужных продуктов без примесей.
- Стабильность — долгая работа без деградации критична для промышленности.
Такие технологии могут сократить выбросы CO₂ и создать замкнутый цикл использования углерода.
Хотя результаты впечатляют, масштабирование MOF-катализаторов остается сложной задачей: их синтез дорог, а устойчивость в реальных условиях (например, при примесях в газе) пока не проверена.
Ранее ученые открыли дешевый способ транспортировки водорода.
