Các nhà khoa học đã nghĩ ra chiến lược chuyển đổi carbon dioxide (CO2) từ khí quyển thành các sợi nano carbon có giá trị. Quá trình này sử dụng các phản ứng xúc tác điện (vòng màu xanh lam) và xúc tác nhiệt (vòng màu cam) song song để chuyển đổi CO2 (các phân tử màu xanh mòng két và bạc) cộng với nước (màu tím và màu xanh mòng két) thành các sợi nano cacbon “cố định” (bạc), tạo ra khí hydro (H2, màu tím). ) như một sản phẩm phụ có lợi. Các sợi nano carbon có thể được sử dụng để tăng cường vật liệu xây dựng như xi măng và khóa carbon trong nhiều thập kỷ. Nhà cung cấp hình ảnh: Zhenhua Xie/Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven và Đại học Columbia; Phòng thí nghiệm quốc gia Erwei Huang/Brookhaven Chiến lược song song xúc tác điện-nhiệt để sản xuất CNF phá vỡ các hạn chế về nhiệt động bằng cách kết hợp quá trình đồng điện phân CO2 và nước thành khí tổng hợp (CO và H2) với quá trình nhiệt hóa tiếp theo trong điều kiện ôn hòa (370-450 °C, áp suất xung quanh). Điều này mang lại tỷ lệ sản xuất CNF cao. Sức mạnh tổng hợp tối ưu của hợp kim sắt-coban (FeCo) và kim loại bổ sung Co đã tăng cường hoạt hóa phân ly của khí tổng hợp, thúc đẩy sự hình thành liên kết cacbon-cacbon để sản xuất CNF. Nhà cung cấp dịch vụ: Zhenhua Xie/Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven và Đại học Columbia Kính hiển vi điện tử truyền qua có độ phân giải cao (TEM) cho thấy đầu của sợi nano cacbon thu được (trái) trên chất xúc tác nhiệt sắt-coban/xeri oxit (FeCo/CeO2). Các nhà khoa học đã lập bản đồ cấu trúc và thành phần hóa học của các sợi nano carbon mới hình thành (phải) bằng kính hiển vi điện tử truyền qua quét (STEM), hình ảnh trường tối hình khuyên góc cao (HAADF) và quang phổ tia X phân tán năng lượng (EDS) (thanh tỷ lệ biểu thị 8 nanomet). Các hình ảnh cho thấy các sợi nano được làm từ carbon (C) và cho thấy các kim loại xúc tác, sắt (Fe) và coban (Co), bị đẩy ra khỏi bề mặt xúc tác và tích tụ ở đầu sợi nano. Nguồn: Trung tâm Vật liệu nano chức năng/Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven
Scientists have devised a strategy for converting carbon dioxide (CO2) from the atmosphere into valuable carbon nanofibers. The process uses tandem electrocatalytic (blue ring) and thermocatalytic (orange ring) reactions to convert the CO2 (teal and silver molecules) plus water (purple and teal) into “fixed” carbon nanofibers (silver), producing hydrogen gas (H2, purple) as a beneficial byproduct. The carbon nanofibers could be used to strengthen building materials such as cement and lock away carbon for decades. Credit: Zhenhua Xie/Brookhaven National Laboratory and Columbia University; Erwei Huang/Brookhaven National Laboratory The electrocatalytic-thermocatalytic tandem strategy for CNF production circumvents thermodynamic constraints by combining the co-electrolysis of CO2 and water into syngas (CO and H2) with a subsequent thermochemical process under mild conditions (370-450 °C, ambient pressure). This yields a high CNF production rate. The optimal synergy of iron-cobalt (FeCo) alloy and extra metallic Co enhanced the dissociative activation of syngas, promoting carbon-carbon bond formation for CNF production. Credit: Zhenhua Xie/Brookhaven National Laboratory and Columbia University High-resolution transmission electron microscopy (TEM) shows the tip of the resulting carbon nanofiber (left) on the iron-cobalt/cerium oxide (FeCo/CeO2) thermocatalyst. Scientists mapped the structure and chemical composition of newly formed carbon nanofibers (right) using scanning transmission electron microscopy (STEM), high-angle annular dark field (HAADF) imaging, and energy-dispersive x-ray spectroscopy (EDS) (scale bar represents 8 nanometers). The images show that the nanofibers are made of carbon (C), and reveal that the catalytic metals, iron (Fe) and cobalt (Co), are pushed away from the catalytic surface and accumulate at the tip of the nanofiber. Credit: Center for Functional Nanomaterials/Brookhaven National Laboratory
SciTechDaily
248 ngày
