نحو توليد هيدروكربونات عالية القيمة بواسطة التخفيض التحفيزي الضوئي لثاني أكسيد الكربون في بخار الماء

تعتبر بلورات أشباه الموصلات ذات الشكل المحدد جيدًا، والهيكل النانوي المسامي، والمواقع النشطة المفصولة فراغيًا جذابة للاستخدام في التحفيز الضوئي. تصف هذه الورقة تخليقًا محكمًا للمحفز الضوئي من TiO2 المسامي على شكل كعكة مع تطعيم موضعي على السطح للنحاس والكوبالت باستخدام هيكل معدني عضوي MIL-125(Ti) محدد جيدًا كقالب أولي. تقدم سلسلة المحفزات الضوئية المعدلة TiO2 نشاطًا محسنًا لتحفيز تقليل CO2 باستخدام بخار الماء. وُجد أن TiO2 المطعم بـ 1% نحاس يظهر سلوكًا معززًا لكسر روابط C═O. في هذه الحالة، تكون المنتجات الأساسية CO و CH4، بمعدلات تصل إلى 135.94 و127.05 ميكرومول على التوالي، تحت إشعاع ضوء شمس محاكٍ لمدة 3 ساعات. يمكن تحسين الأداء أكثر بإدخال أثر من الكوبالت. بالإضافة إلى التحسين في إنتاج CO و CH4، يتحول التوجيه الانتقائي أيضًا نحو الهيدروكربونات عالية القيمة (C2+). يمكن أن تصل الغلال لـ C2H6 و C3H8 إلى 267.60 و 10.07 ميكرومول على التوالي باستخدام 0.02%Co-1%Cu/TiO2. تشير أطياف الأشعة تحت الحمراء التحليلية الحية مع الحسابات النظرية إلى تحقيق فصل فعال للشحنة على أيونات النحاس والكوبالت. يؤدي هذا السلوك المختلف للشحنة إلى توليد وإثراء الجذور الميثيلية على سطح أيونات الكوبالت، مما يؤدي إلى إنتاج الهيدروكربونات C2+. يوضح هذا العمل منصة محفز نشطة لتوليد الوقود الشمسي عبر تحويل CO2 التحفيزي الضوئي في الماء.