I ricercatori hanno sviluppato un nuovo fotocatalizzatore, denominato Rh/InGaN1-x Ox , che è una nanoarchitettura costituita da nanoparticelle di rodio ancorate su nanofili di nitruro di indio gallio modificati con ossigeno cresciuti su substrati di silicio.
Sotto l'illuminazione solare concentrata, questo materiale composito dimostra prestazioni notevoli per il dry reforming del metano (DRM) con CO2 , ottenendo un tasso di evoluzione del gas di sintesi di 180,9 mmol gcat -1 h -1 con selettività del 96,3%. Ciò rappresenta un miglioramento significativo rispetto ai sistemi catalitici convenzionali, che spesso richiedono elevati input di energia e soffrono di una rapida disattivazione.
"Il nostro lavoro rappresenta un importante passo avanti nell'affrontare la duplice sfida delle emissioni di gas serra e della produzione di energia sostenibile", ha affermato il Prof. Baowen Zhou, il ricercatore capo dell'Università Jiao Tong di Shanghai. "Sfruttando la potenza dell'energia solare e la nanoarchitettura progettata in modo razionale, abbiamo dimostrato un percorso ecologico ed efficiente per convertire i gas di scarico in preziose risorse chimiche."
I ricercatori attribuiscono le prestazioni eccezionali del loro fotocatalizzatore agli effetti sinergici derivanti dall’integrazione dei nanofili InGaN fotoattivi, della superficie modificata con ossigeno e delle nanoparticelle di rodio cataliticamente attive. Studi meccanicistici hanno rivelato che gli atomi di ossigeno incorporati svolgono un ruolo cruciale nella promozione della CO2 attivazione, facilitando la generazione di CO e sopprimendo la disattivazione del catalizzatore tramite deposizione di coking.
I risultati di questa ricerca, pubblicati su Science Bulletin , aprono la strada allo sviluppo di sistemi fotocatalitici avanzati per la produzione sostenibile di carburanti e prodotti chimici da risorse rinnovabili. Il team ritiene che il proprio approccio possa essere esteso ad altre importanti reazioni chimiche, offrendo nuove opportunità per rendere più ecologica l'industria chimica.
"Siamo entusiasti delle prospettive di questa tecnologia", ha affermato il prof. Baowen Zhou. "Ottimizzando ulteriormente la progettazione del catalizzatore e la configurazione del reattore, puntiamo ad ampliare il processo e a dimostrarne la fattibilità per applicazioni pratiche."
Ulteriori informazioni: Yixin Li et al, nanoarchitettura Rh/InGaN1−O per il reforming del metano guidato dalla luce con anidride carbonica verso il gas di sintesi, Science Bulletin (2024). DOI:10.1016/j.scib.2024.02.020
Fornito da Science China Press
