Une équipe de recherche dirigée par le professeur Su-Il In du Département des sciences et de l'ingénierie de l'énergie a réussi à développer des photocatalyseurs capables de convertir le dioxyde de carbone en énergie utilisable telle que le méthane ou l'éthane.

À mesure que les émissions de dioxyde de carbone augmentent, la température de la Terre augmente et l'intérêt pour la réduction du dioxyde de carbone augmente, le principal coupable du réchauffement climatique, a également augmenté. En outre, le passage à des combustibles réutilisables pour les ressources existantes en raison de l'épuisement énergétique attire également l'attention. Afin de résoudre les problèmes environnementaux transnationaux, recherche sur les photocatalyseurs, qui sont essentiels à la conversion du dioxyde de carbone et de l'eau en carburants hydrocarbonés, attire l'attention.

Bien que les matériaux semi-conducteurs avec de larges bandes interdites soient souvent utilisés dans les études de photocatalyseurs, ils sont limités dans l'absorption de l'énergie solaire dans divers domaines. Ainsi, des études de photocatalyseurs se concentrant sur l'amélioration de la structure et de la surface du photocatalyseur pour augmenter les zones d'absorption d'énergie solaire ou sur l'utilisation de matériaux bidimensionnels avec une excellente transmission des électrons sont en cours.

L'équipe de recherche du professeur In a développé un photocatalyseur à haute efficacité qui peut convertir le dioxyde de carbone en méthane (CH 4 ) ou l'éthane (C 2 H 6 ) en plaçant du graphène sur du dioxyde de titane réduit de manière stable et efficace.

Le photocatalyseur développé par l'équipe de recherche peut convertir sélectivement le dioxyde de carbone d'un gaz en méthane ou en éthane. Les résultats ont montré que son volume de génération est de 259 umol/g et 77 umol/g de méthane et d'éthane respectivement, et son taux de conversion est de 5,2 pour cent et de 2,7 pour cent supérieur à celui des photocatalyseurs conventionnels au dioxyde de titane réduit. En termes de volume de génération d'éthane, ce résultat montre l'efficacité la plus élevée au monde dans des conditions expérimentales similaires.

En outre, l'équipe de recherche a prouvé pour la première fois que le pore se déplace vers le graphène en raison de phénomènes de courbure de bande visibles à partir des interfaces de dioxyde de titane et de graphène grâce à la recherche conjointe internationale menée avec l'équipe de recherche dirigée par James R. Durrant au département de chimie de l'Imperial College Londres (ICL), Royaume-Uni en utilisant la spectroscopie photoélectronique.

Le mouvement du pore vers le graphène active les réactions en faisant se rassembler les électrons à la surface du dioxyde de titane réduit et forme une grande quantité de méthane radical (CH 3 ) lorsque les polyélectrons s'engagent dans les réactions. L'équipe de recherche a identifié un mécanisme pour produire du méthane si ce méthane radical formé réagit avec les ions hydrogène et pour produire de l'éthane si le méthane radical réagit entre eux.

Le matériau catalyseur développé par l'équipe de recherche devrait être appliqué à une variété de domaines tels que la production de matériaux à haute valeur ajoutée à l'avenir et être utilisé pour résoudre les problèmes de réchauffement climatique et les problèmes d'épuisement des ressources énergétiques en produisant sélectivement des niveaux plus élevés d'hydrocarbures. matériaux utilisant la lumière du soleil.

Le professeur In a dit :"Le photocatalyseur en dioxyde de titane réduit avec du graphène qui a été développé cette fois a l'avantage de pouvoir produire sélectivement du CO 2 comme élément chimique utilisable tel que le méthane ou l'éthane. En menant des recherches de suivi qui augmentent le taux de conversion afin qu'il puisse être commercialisé, nous contribuerons au développement de technologies pour réduire le dioxyde de carbone et en faire une ressource."

Ce résultat de recherche a été publié le jeudi 19 juillet, 2018 dans l'édition en ligne de Sciences de l'énergie et de l'environnement , une revue internationale sur la science de l'énergie.