La nuova tecnologia solare trasforma i gas serra in preziosi combustibili

Un nuovo fotocatalizzatore sviluppato dall’Università Jiao Tong di Shanghai offre un modo ecologico ed efficiente per convertire i gas serra in sostanze chimiche utilizzando l’energia solare, rappresentando un importante progresso nella produzione chimica sostenibile.

Il nuovo fotocatalizzatore, chiamato Rh/InGaN_1-SEHI_S, è una nanostruttura costituita da nanoparticelle di rodio immobilizzate su nanofili di nitruro di indio e gallio modificati con ossigeno cresciuti su substrati di silicio. Sotto l’illuminazione solare concentrata, questo materiale composito mostra prestazioni eccezionali per la riformazione a secco del metano (DRM) con anidride carbonica₂ottenendo un tasso di evoluzione del gas sintetico di 180,9 mmol g_gatto^-1 H^-1 Con una selettività del 96,3%. Ciò rappresenta un miglioramento significativo rispetto ai sistemi catalitici convenzionali, che spesso richiedono un elevato apporto 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 professor Baoyin Zhou, ricercatore capo dell’Università Jiao Tong di Shanghai. “Sfruttando la potenza dell’energia solare e la nanoingegneria progettata razionalmente, abbiamo dimostrato un percorso verde ed efficiente per convertire i gas di scarico in preziose risorse chimiche”.

t/engan_1-SEHI_S I nanofili sono stati esplorati per la riforma guidata dalla luce del metano secco con anidride carbonica verso il gas di sintesi (CH₄ + compagnia₂ + Luce = 2CO + 2H₂). Si suggerisce che la sostituzione parziale di N in InGaN con O possa migliorare significativamente l’attività e la stabilità del catalizzatore sotto illuminazione leggera senza ulteriore riscaldamento. Credito: Cina Science Press

Effetti sinergici e intuizioni meccanicistiche

I ricercatori attribuiscono le prestazioni eccezionali del loro fotocatalizzatore agli effetti sinergici derivanti dalla combinazione di nanofili InGaN fotoattivi, una superficie modificata con ossigeno e nanoparticelle di rodio cataliticamente attive. Studi meccanicistici hanno rivelato che gli atomi di ossigeno incorporati svolgono un ruolo cruciale nell’aumento della CO2₂ Attivazione, facilitazione della generazione di anidride carbonica e soppressione della disattivazione del catalizzatore mediante deposizione di coke.

I risultati di questa ricerca, pubblicati sulla prestigiosa rivista 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 professor Baoyin Zhou. “Migliorando ulteriormente la progettazione del catalizzatore e la configurazione del reattore, puntiamo ad ampliare il processo e a dimostrarne la fattibilità per applicazioni pratiche”.

Riferimento: “Nanostruttura Rh/InGaN1−xOx per il reforming del metano foto-guidato con CO2 verso syngas” di Yixin Li, Jinglin Li, Tianqi Yu, Liang Qiu, Syed M. Najeeb Hassan, Lin Yao, Hu Pan, Shams Al-Irfan, Sceriffo. Muhammad Sadaf, Li Zhou e Baoyin Zhou, 12 febbraio 2024, Bollettino scientifico.
doi: 10.1016/j.scib.2024.02.020