2 , facteur majeur du réchauffement climatique, en une précieuse ressource de carbone en utilisant la lumière visible comme source d'énergie, même avec un photocatalyseur composé uniquement d'éléments courants.
Dans les années récentes, technologies pour réduire le CO 2 en une ressource utilisant des complexes métalliques et des semi-conducteurs comme photocatalyseurs sont en cours de développement dans le monde entier. Si cette technologie appelée photosynthèse artificielle peut être appliquée, les scientifiques seraient capables de convertir le CO 2 , qui est considéré comme le facteur majeur du réchauffement climatique et est traité comme un méchant, en une précieuse ressource de carbone en utilisant la lumière du soleil comme source d'énergie.
Complexes et semi-conducteurs inorganiques contenant des métaux précieux et rares tels que le ruthénium, rhénium, et le tantale ont été utilisés dans des photocatalyseurs hautement actifs rapportés jusqu'à présent. Cependant, compte tenu de l'énorme quantité de CO 2 , il était nécessaire de créer de nouveaux photocatalyseurs fabriqués uniquement avec des éléments largement disponibles sur Terre.
Professeur Osamu Ishitani, Professeur agrégé Kazuhiko Maeda, et leurs collaborateurs rapportent qu'en fusionnant du nitrure de carbone, un semi-conducteur organique, avec un complexe de fer et de matières organiques et l'utilisant comme photocatalyseur, ils ont réussi à transformer du CO 2 en une ressource à haute efficacité dans des conditions d'exposition à la lumière visible à température et pression ordinaires.
En combinant le nitrure de carbone semi-conducteur organique, composé de carbone et d'azote, avec un complexe de fer et en l'utilisant comme photocatalyseur, ils ont découvert qu'ils pouvaient réduire le dioxyde de carbone (CO 2 ) au monoxyde de carbone (CO) à haut rendement. Cette réaction photocatalytique progresse lorsqu'elle est exposée à la lumière visible, qui est le composant principal de la bande de longueur d'onde de la lumière solaire. Le nitrure de carbone absorbe la lumière visible et entraîne la migration des électrons du réducteur vers le complexe de fer, le catalyseur. Le complexe de fer utilise ces électrons pour réduire le CO 2 à CO. Le chiffre d'affaires, l'efficacité quantique externe, et la sélectivité du CO 2 réduction — indicateurs de performance pour la formation de CO — atteint 155, 4,2%, et 99%, respectivement. Ces valeurs sont presque les mêmes que lorsque l'on utilise des métaux précieux ou des complexes de métaux rares, et environ dix fois plus que les photocatalyseurs rapportés jusqu'à présent utilisant des métaux de base ou des molécules organiques.
Cette recherche a été la première à démontrer que le CO 2 peut être réduit en une ressource en utilisant efficacement la lumière du soleil comme source d'énergie, même en utilisant des matériaux qui existent en abondance sur Terre, comme le carbone, azote, et fer. Il reste à améliorer encore leur fonction de photocatalyseur et à réussir à les fusionner avec des photocatalyseurs d'oxydation qui peuvent utiliser de l'eau, qui existe en abondance sur Terre et est peu coûteux, comme agent réducteur.
