新技术可以减少二氧化碳排放到大气中

科学家们来自国家标准与技术研究院(NIST)及其合作者已经显示出新的室温技术,可大大降低二氧化碳浓度(CO.2)在化石燃料发电厂排气。这种排气是大气碳排放的主要来源之一。

新型室温过程的插图去除二氧化碳(CO2)通过将分子转化为一氧化碳(CO)。纳米方法而不是使用热量,纳米级方法依赖于来自表面等离子体(紫色色调)的能量,当电子(垂直梁)击中依次在石墨上的铝纳米颗粒时,碳的铝纳米颗粒。欧洲杯猜球平台在存在石墨的存在下,通过从等离子体衍生的能量,将二氧化碳分子(粘合到两个红色点的黑点)转化为一氧化碳(黑点键合到一个红色点。紫色球体下的孔代表石墨在化学反应CO期间蚀刻离开2+ c = 2co。图像学分:国家标准与技术研究所(NIST)。

虽然该团队能够以小规模展示这种新技术,但由于仅测量纳米的尺寸(即米)的尺寸而宽度地,它们已经开发出用于升级技术和渲染的新思路,使其变得可行-world应用程序。

除了提供一种降低气候变化影响的新的有希望的方式外,研究人员使用的化学过程还可以降低生产各种化学品的成本和能源,包括工业利用的液体烃。

即,新方法的副产物代表了用于生产用于工业加工中使用的乙醇,甲烷和其他碳基化合物的结构块。

研究人员利用纳米罗尔德的新能源来源,激活常见的化学反应,即消除有限公司2。在这种化学反应中,固体碳与CO中的氧原子中的一种结合2气体,将其减少到一氧化碳中。

该转化通常需要巨大的能量,以高热的形式 - 即最小700℃的温度,其在标准大气压下足以熔化铝。

但是,研究人员代替使用热量,取决于从电流的电波收集的能量,称为局部表面等离子体,或短的LSP。这些LSP在单独的铝纳米粒子上冲浪。欧洲杯猜球平台

研究人员通过用具有可改变直径的电子束触发纳米颗粒来激活LSP的振荡。欧洲杯猜球平台一个窄的光束,直径约为1nm,击中单独的铝纳米粒子,而在大约一千次的纳米颗粒中形成约一千倍的光束。欧洲杯猜球平台

在由团队进行的实验中,将个体铝纳米颗粒沉积在石墨层上;欧洲杯猜球平台石墨是一种碳形式。这使得纳米颗粒使LSP能量将LSP能量传递到欧洲杯猜球平台石墨层。在CO的存在2通过研究人员注入系统的气体,石墨起到了从CO中采取单个氧原子的作用2,从而将其减少到一氧化碳中。

将个体铝纳米颗粒保持在室温下。欧洲杯猜球平台以这种方式,研究人员取得了重大壮举:消除了CO2气体不需要极端热源。

较早的消除有限公司技术2有限的成功,因为该方法使用昂贵的贵金属,所需的高压或温度,或经历效率差。另一方面,LSP技术可以节省能源,同时使用铝制 - 一种低成本丰富的金属。

虽然LSP反应产生有毒气体 - 一氧化碳 - 气体立即与氢气混合,以产生必需的烃化合物,例如乙醇和甲烷,其经常在工业中,renu sharma,renu sharma,一名NIST研究人员。

Sharma和她的合作者,包括马里兰州大学的调查人员在大学公园和Densolutions,荷兰代尔夫特,在荷兰,发表了他们的成果自然材料欧洲杯足球竞彩杂志。

我们首次显示这种二氧化碳反应,否则只会在700摄氏度或更高时发生,可以在室温下使用LSP触发

CANHUI WANG,研究员,国家标准技术研究所和马里兰大学

该团队选择了一束电子来激活LSP,因为电子束也可以用于系统中的图像结构,下降到几亿米的仪表。这允许研究人员预测CO的金额2已被淘汰出局。它们随后使用透射电子显微镜(TEM)来分析系统。

既然两人都有CO2实验的反应体积非常小,研究人员必须采用独特的步骤来直接量化所产生的一氧化碳浓度。它们通过将来自TEM的唯一改变的气室支架与气相色谱仪质谱仪配对,实现了这种壮举。这使研究人员能够量化每百万份数的零件2

此外,Sharma和她的合作者利用电子束产生的图像来量化在实验时蚀刻蚀刻的石墨的比例,这是CO的量的代理2已被删除。该团队观察到一氧化碳与CO的比例2在气电池支架的出口处量化,随着通过蚀刻而消除的碳量而被线性地增加。

此外,碳蚀刻的大部分是合作社的代理2减少靠近单独的铝纳米粒子。欧洲杯猜球平台通过用电子束成像来确认这一点。

额外的分析表明,当各个铝纳米颗粒未包括在实验中时,蚀刻了围绕碳的左右氧化碳。欧洲杯猜球平台

基于电子束的尺寸限制,研究人员的实验系统非常紧凑,仅在15至20nm面上测量(微小病毒的大小)。

因此,TPTO升级了系统,使其可以消除CO2从商业发电厂的排气,光束可以提供比一束电子束更好的选择,以触发LSP,添加王。

根据Sharma的说法,包括松散填充碳以及铝纳米颗粒的透明外壳可以定位在发电厂的烟囱上。欧洲杯猜球平台LSP将由闪电在网格上的光束阵列激活。当通过该装置行进排气时,纳米粒子中存在的光激活的LSP将提供消除CO的能量欧洲杯猜球平台2气体。

市售的铝纳米粒子应均匀分布,以增加与碳源的接触以及进入的CO欧洲杯猜球平台2气体,注意到研究人员。

新的研究还提出了LSP提供了一系列其他化学反应的方法,该方法目前需要巨大地输注能量,以使用等离子体纳米颗粒在正常压力和温度下进行。欧洲杯猜球平台

二氧化碳减少是一个很大的交易,但如果我们可以在现在需要加热的室温下开始做多种化学反应,那将是一个更大的交易,节省了巨大的能量。

研究人员仁鲁沙玛。国家标准与技术研究院

期刊参考:

王,C.,。(2020)通过深紫外等级使能在室温下的吸热反应。自然材料欧洲杯足球竞彩doi.org/10.1038/s41563-020-00851-x.

来源:https://www.nist.gov/

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