写真のソース： MaxPixel。 （CC0）

化学者は、光や電気を使って二酸化炭素を一酸化炭素（炭素中性燃料源）に変換する分子を、他のどのような「炭素還元」方法よりも効率的に設計しました。

インディアナ大学ブルーミントンの化学部門の准教授であるLiang-shi Li研究リーダーは、「この反応に有効な分子を効率的に作り出すことができれば、それは燃料の形で自由に蓄えられるエネルギーを生み出すだろう」と語る。 「この調査は、その方向への大きな飛躍です。」

一酸化炭素などの燃える燃料は二酸化炭素を生成し、エネルギーを放出します。 二酸化炭素を燃料に戻すことは、少なくとも同量のエネルギーを必要とする。 科学者の主な目標は、余分なエネルギーを減らすことでした。

これはまさにLiの分子が達成していることです。一酸化炭素の生成を促進するためにこれまでに報告されたエネルギー量を最小限に抑えることです。 ビフィリジンとして知られる有機化合物を介して接続されたナノグラフェン - レニウム錯体は、二酸化炭素を一酸化炭素に変換する非常に効率的な反応を引き起こす。

効率的かつ独占的に一酸化炭素を生成する能力は、分子の多様性のために重要である。

「一酸化炭素は多くの産業プロセスにおいて重要な原材料です。 "これはまた、カーボンニュートラル燃料としてエネルギーを貯蔵する方法です。あなたが既に除去した炭素よりも多くの炭素を大気中に戻さないからです。 あなたはそれを作るために使った太陽光を単に解放するだけです。

分子の効率の秘密はナノメテン（nanographhene）です。これはナノメートルスケールのグラファイトです。カーボンの一般的な形態（すなわち、鉛筆の黒い「鉛」）です。この物質の暗い色が大量の太陽光を吸収するからです。

Li氏は、ビピリジン - 金属錯体は、太陽光で二酸化炭素を一酸化炭素に還元するために長い間研究されてきたと言います。 しかし、これらの分子は、肉眼では見えない紫外領域を中心に、日光の中で光の小さな薄片だけを使うことができます。 対照的に、この分子は、可視光スペクトルの大部分である600ナノメートルまでの波長の太陽光を使用する反応を生成するために、ナノグラフェンの光吸収力を利用する。

本質的にLiは、この分子は、太陽光からのエネルギーを吸収するナノグラフェン「エネルギーコレクター」と、一酸化炭素を生成する原子レニウム「エンジン」という2つの部分からなるシステムとして機能すると言います。 エネルギーコレクタは、レニウム原子への電子の流れを駆動し、レニウム原子は、通常安定な二酸化炭素と繰り返し結合して一酸化炭素に変換する。

金属にナノグラフェンを結び付けるという考えは、炭素ベースの材料でより効率的な太陽電池を作るためのLiの初期の努力から生じた。 「私たちは自分自身に尋ねました：中型のマンソーラーセルを切り取り、ナノプラスチックの光吸収性だけで反応を促進することができますか？

次に、固体触媒が現実世界で使用するのがより容易であるため、李は分子をより強力にすることを計画しています。 彼はまた、希少元素である分子中のレニウム原子を、より一般的で安価な金属であるマンガンで置き換える作業を行っています。

インディアナ大学の副学長と国立科学財団は、この研究を支援しました。 アメリカ化学学会誌.

情報源： インディアナ大学

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