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分子鉄触媒によるCO2からの可視光誘導メタン形成
Heng Rao1, Luciana C Schmidt1,2, Julien Bonin1
1Université Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, Laboratoire d'Electrochimie Moléculaire, UMR 7591 CNRS, 15 rue Jean-Antoine de Baïf, F-75205 Paris Cedex 13, France.
Nature
|July 21, 2017
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まとめ
太陽光を使って二酸化炭素 (CO2) をメタンに変換する 新しい触媒を開発しました この鉄基の触媒は ソーラー燃料の生産とCO2排出の削減に 有望な経路を提供します
科学分野:
- キャタリシス
- 写真化学
- 再生可能エネルギー
背景:
- 二酸化炭素 (CO2) を有価な燃料や化学原料に変換することで,化石燃料への依存を軽減し,温室効果ガス排出量を削減できます.
- 電気化学と光化学はCO2変換の持続可能な経路を提供しますが,効率的で選択的で手頃な価格の触媒が必要です.
- CO2削減のための既存の分子触媒は,炭素一酸化物 (CO) またはアリ酸 (HCOOH) のような限られた製品を生み出し,重要な炭化水素生産を達成するものはほとんどありません.
研究 の 目的:
- CO2をメタンに還元するための光触媒として機能化された鉄テトラフェニルポルフィリン複合体の可能性を調査する.
- 可視光を用いて二酸化炭素を高濃度炭化水素に変換するための安定的かつ選択的な触媒システムを開発する.
- 開発された太陽光燃料生産システムの効率性と選択性を評価する.
主な方法:
- 鉄四フェニルポルフィリン複合体を利用し,トリメチルアモニオ群をコア触媒として機能させた.
- 可視光照射下でアセトニトリル溶液で光敏感剤と犠牲電子ドナーを含む2つのポット手順を使用した.
- メタンと一酸化炭素を含む製品の分布と選択性を分析し,光還元プロセスの量子収量を決定した.
主要な成果:
- 鉄の複合体は,CO2をCOに変換する効率的で選択的な電気触媒を証明した.
- 可視光の下では,環境の温度と圧力で二酸化炭素をメタンに 8電子減量することが可能になった.
- 2つのポットによるプロセスは,メタンの生産で最大82%の選択性を達成し,量子産量は0.18%であった.
結論:
- 機能化された鉄四フェニルポルフィリン複合体は,CO2をメタンに還元する分子光触媒として機能する.
- 触媒システムは数日間の安定性を示し,実用的な応用の可能性を示しています.
- この研究は,温和な条件下でCO2から持続可能な太陽光燃料の生産のための新しい分子触媒の設計のための基礎を提供します.
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