Американские химики нашли катализатор, способный превращать углекислый газ в пригодный к использованию в качестве топлива метан под действием ультрафиолетового света. Теперь ученые надеются запустить это преобразование на естественном солнечном свете, что может стать прорывом в альтернативной энергетике. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

«Ученые обнаружили, что наночастицы часто используемого в качестве катализатор родия не только более эффективно ускоряют реакцию при освещении ультрафиолетовым светом, но также при использовании их на выходе преобладает метан, а не другие менее желаемые продукты, например, угарный газ. "Факт возможности использования света для влияния на определенное направление реакции очень примечателен, — говорит Цзе Лю, профессор Университета Дьюка. — Это открытие действительно продвинет понимание катализа».

Родий ускоряет реакции посредством передачи дополнительной энергии, обычно в форме тепла. Однако высокие температуры обладают своими недостатками: уменьшается срок службы катализаторов и в процессе синтеза появляются нежелательные продукты. В последние годы ученые стали изучать возможность передачи энергии посредством света на наноразмерные частицы металла — это область называется плазмоника.

Визуализация наночастиц родия (синим цветом), использующих энергию под ультрафиолетовым светом. Chad Scales

Аспирант Сяо Чжан из лаборатории Лю синтезировал наночастицы и проводил опыты с пропусканием смеси углекислого газа с водородом через химический реактор. Он заметил, что при освещении ультрафиолетом реакция протекает при комнатной температуре, вместо 300 °C, а также в результате получается преимущественно метан.

«Мы обнаружили, что посредством освещения родиевых наноструктур мы можем управлять течением реакции, — поясняет Генри Эверетт из Центра исследований и разработок в области авиации и ракетостроения армии США. — У нас появилась возможность выбора направления реакции, которой не было при использовании нагревания».