새로운 하이브리드 촉매는 탈탄소화를 돕고 에틸렌 생산을 보다 지속 가능하게 만들 수 있습니다.
날짜:
2023년 1월 27일
원천:
DOE/Ames 연구소
요약:
새로운 하이브리드 촉매는 하나의 포트에서 이산화탄소를 에틸렌으로 변환합니다.
새로운 하이브리드 촉매는 하나의 포트에서 이산화탄소를 에틸렌으로 변환합니다. 이 촉매는 Ames National Laboratory, Iowa State University, University of Virginia 및 Columbia University의 과학자들에 의해 개발되었습니다. 이 촉매는 전기로 구동되는 효율적인 에틸렌 생산을 위한 공급원료로 이산화탄소(CO 2 )를 사용함으로써 세계 순 제로 탄소 이니셔티브를 지원합니다.
에틸렌은 플라스틱에서 부동액에 이르기까지 다양한 제품을 제조하는 데 사용되는 범용 화학 물질입니다. 에틸렌의 대규모 생산은 에너지 집약적이며 화석 자원에 크게 의존합니다. CO2로부터 에틸렌을 전기촉매로 생산 하는 것이 유망한 방법으로 떠오르고 있습니다. 이 새로운 촉매는 니켈 및 구리와 같은 지구에 풍부한 물질로만 구성되어 있으며 화학 반응에 필요한 에너지가 적습니다.
Ames Lab의 과학자인 Long Qi는 촉매가 어떻게 작용하는지 설명했습니다. 질소 조립 탄소(NAC)에 고정된 원자적으로 분산된 니켈은 저전압 및 고전류에서 CO2를 CO 로 촉매 작용합니다. 촉매는 광범위한 전압에서 효과적이며 더 높은 전류에서 그 효과는 더 높은 CO 생성 속도를 의미합니다.
"이 촉매는 매우 넓은 전압 범위에서 활성 상태를 유지하기 때문에 두 번째 촉매와 쉽게 결합할 수 있습니다."라고 Qi는 말했습니다. "그래서 우리는 구리 나노와이어인 두 번째 촉매를 사용하고 이 두 가지를 결합함으로써 한 냄비 에서 CO2에서 에틸렌으로 가는 효율이 최대 60%인 매우 선택적인 공정을 갖게 되었습니다 ."
촉매의 또 다른 중요한 측면은 구조입니다. Ames Lab 과학자이자 팀의 Iowa 주립 대학 교수인 Wenyu Huang은 촉매의 다공성 구조가 효율성을 향상시킨다고 언급했습니다. "우리의 촉매는 물질 전달에 유리한 정렬된 메조포러스 구조를 가지고 있습니다."라고 그는 말했습니다. "그것은 다공성이 높기 때문에 많은 니켈의 활성 사이트를 노출할 수 있는 매우 높은 표면적을 가지므로 우리의 촉매는 CO2를 CO로 환원하는 데 매우 효과적입니다 . "
Huang에게 이 연구의 가장 흥미로운 측면은 팀이 프로세스를 간소화하기 위해 두 가지 촉매를 결합한 방법이었습니다. "우리는 기본적으로 두 가지 최고의 촉매를 자체적으로 결합하고 함께 작동하여 CO2 를 CO에 연결하고 CO를 에틸렌 반응에 하나의 시스템으로 연결할 수 있습니다."라고 그는 말했습니다.
Qi는 CO 2 를 이 반응의 공급원료로 사용하는 것의 중요성을 강조했습니다 . 대기 중으로 방출되는 CO 2 양을 줄여야 하는 전 세계적 요구를 해결하기 때문 입니다. 그는 이 공정 이 화학 또는 산업 공정 또는 공기 포집에서 회수된 CO2를 사용할 수 있다고 설명했습니다 . "그리고 우리는 대규모 산업 응용을 허용하기 위해 니켈, 구리, 탄소 및 질소와 같은 귀금속 없이 이것을 할 수 있습니다."라고 Qi는 말했습니다. "또한 우리는 잠재적으로 에틸렌을 만들기 위해 화석 자원의 사용을 제거합니다."
출처 : https://www.sciencedaily.com/