Neuer Katalysator verwandelt CO2 in Methan
King Abdullah University of Science and Technology setzt auf Kohlenstoff als Trägermaterial
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Methanisierung: Neue Methode setzt auf Kohlenstoff (Foto: kaust.edu.sa, Wiley) |
Thuwal (pte019/18.11.2021/10:30)
Das Recycling von Kohlendioxid (CO2), vor allem durch die Umwandlung in Methan (CH4), ist zwingend vor allem da die anthropogenen CO2 Emissionen immer noch ansteigen. Ein sinnvolles Verfahren für diese Umwandlung ist die photothermische Methanisierung. Dabei werden CO2 und Wasserstoff katalytisch mittels Bestrahlung mit Sonnenlicht in CH4 und Wasser umgewandelt. Forscher der King Abdullah University of Science and Technology https://www.kaust.edu.sa/en ist jetzt die Synthese eines hoch aktiven, stabilen Nickel-Kohlenstoff-Katalysators für diese Reaktion gelungen.
Das Team um Luis Garzón-Tovar und Jorge Gascon suchte nach einem effizienten, wirtschaftlichen Katalysator für die photothermische Methanisierung von CO2. Die photothermische Katalyse basiert auf der Kombination von lichtgetriebenen und thermischen chemischen Prozessen. Im Gegensatz zu einer reinen Photokatalyse hat sie den Vorteil, dass sie eine längere Lichtwellenlänge in sichtbaren und IR Bereichen des Spektrums ermöglicht, um zum Antreiben der Reaktion beizutragen.
[b]Kohlenstoff besser als Edelmetalle[/b]
Anstatt von Edelmetallen wollten die Forscher den neuen Katalysator auf einem reichlich vorhandenen und kostengünstigen Metall basieren. Sie entschieden sich dabei für eine hohe Ladung von Nickel-Nanopartikel auf eines auf Kohlenstoff basierenden Trägers. Kohlenstoffmaterialien gelten als sehr viel versprechende Träger für die photothermische Katalyse, da sie ein breites Spektrum an Licht aufnehmen, bei der Umwandlung von Licht in Wärmeenergie sehr effizient sind und über eine große Oberfläche verfügen.
[b]Katalysator bleibt stabil[/b]
Die Forscher benutzten eine mit Ni-MOF-74 eine Nickel enthaltende metallorganische Gerüstverbindung als Ausgangsmaterial für die Herstellung des Katalysators. Die kontrollierte Pyrolyse dieses Materials bei 600 Grad erwies sich als optimal. Ni-MOF-74 zersetzt sich um dann einheitliche fein verteilte Nickel-Nanopartikel zu bilden, die in eine poröse graphitische Kohlenstoffmatrix eingebettet sind. Das so entstandene Material mit der Bezeichnung Ni@C wurde erfolgreich getestet. In einem laufenden Vorgang in einem Durchflussreaktor blieb die Leistungsfähigkeit des Katalysators über einen Zeitraum von mehr als 12 Stunden stabil. Um die praktische Anwendbarkeit dieses Systems zu zeigen, wurde ein Experiment im Freien bei natürlichem Sonnenlicht durchgeführt. Damit ist bewiesen, dass dieser Katalysator über das Potenzial verfügt, CO2 mittels Solarenergie in CH4 umzuwandeln. Die Forschungsergebnisse wurden in „Angewandte Chemie" Chemie veröffentlicht.
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