Cambiamenti di Ag–HPW/TiO 2 dopo accoppiamento fotochimico del metano. Credito: Energia della natura (2020). DOI:10.1038/s41560-020-0616-7
Un team di ricercatori dell'Università di Lille, CNRS, Centrale Lilla, Università dell'Artois, in Francia, e la Keele University nel Regno Unito hanno sviluppato un modo per produrre etano dal metano utilizzando una strategia di looping fotochimico. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Energia della natura , il gruppo descrive il loro processo. Fumiaki Amano con l'Università di Kitakyushu in Giappone ha pubblicato un articolo su News &Views sul lavoro svolto dal team nello stesso numero della rivista.
Negli ultimi anni, il metano è diventato importante per la produzione di combustibili e altri prodotti chimici. Ma grazie alla sua stabilità, la conversione del metano nei prodotti desiderati richiede temperature elevate e si traduce in una selettività inferiore a quella desiderata. Lo sviluppo di un modo per eseguire tali conversioni senza la necessità di una produzione di calore ad alta intensità energetica è stato un obiettivo dei chimici del settore per diversi anni. Ricerche precedenti hanno suggerito che l'accoppiamento del metano è un'opzione interessante grazie alla facilità con cui può essere deidrogenato in etilene. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno seguito tali suggerimenti, e così facendo, hanno sviluppato un modo per produrre etano dal metano che supera i problemi precedenti.
Amano suggerisce che il fattore di successo utilizzato dai ricercatori è incentrato sullo sviluppo di un materiale nanocomposito in tre parti, aggiungendo acido fosfotungstico e cationi d'argento a un tradizionale TiO 2 fotocatalizzatore. Il risultante Ag–HPW/TiO 2 i nanocompositi hanno indotto l'accoppiamento del metano che ha portato alla produzione di etano e anche piccole quantità di propano e CO 2 . Il risultato finale è stato un processo di looping in due fasi basato su conversioni fotochimiche. Amano osserva che il processo ha portato alla riduzione del catione d'argento a un metallo, che è stata seguita dalla riossidazione di una specie di argento metallico utilizzando ossigeno che è stato irradiato con luce ultravioletta. Sottolinea inoltre che il rivestimento HPW utilizzato sulle particelle è stato un fattore importante nel miglioramento della selettività, e suggerisce che il ciclo redox è simile in qualche modo alle reazioni che si verificano nelle batterie ricaricabili.
I test hanno mostrato che il processo ha una selettività del 90% su base di carbonio e la sua efficienza quantica è stata ritenuta elevata rispetto ad altri sistemi di fotocatalizzatori.
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