Искусственный фотосинтез превращает CO2 в жидкое топливо с помощью золота

Ученые разработали новый метод искусственного фотосинтеза для получения углеводородов, используя богатые электронами золотые наночастицы в качестве катализатора.

(Fred Zwicky)
(Fred Zwicky)

Во время фотосинтеза растения перерабатывают солнечный свет в глюкозу, то есть энергию, перестраивая молекулы воды и углекислого газа. Новый метод имитирует эту естественную способность с помощью химии. В итоге получается жидкое топливо.

В природе катализатором выступает хлорофилл, здесь же используются золотые наночастицы.

Еще в прошлом году команда обнаружила, что маленькие сферические золотые частицы способны поглощать видимый зеленый свет и переносить возбужденные электроны и протоны.

На этот раз ученые пошли дальше. С помощью того же метода они смогли превратить CO2 в сложные молекулы углеводородного топлива. В синтезе участвовал зеленый свет, наночастицы золота и ионная жидкость:

Плазмонное возбуждение [золотых] наночастиц создает заряженную среду, благоприятную для активации CO2, в то время как ионная жидкость стабилизирует заряженные промежуточные продукты реакции, образующиеся на ее поверхности, тем самым содействуя многоступенчатому восстановлению и сочетанию C-C.

Ниже: золотые наночастицы одалживают электроны для превращения серо-красных молекул CO2 в молекулы углеводородного топлива.

(Sungju Yu/Jain Lab/University of Illinois at Urbana-Champaign)
(Sungju Yu/Jain Lab/University of Illinois at Urbana-Champaign)

Таким методом ученым удалось получить пропан, метан, этилен, ацетилен и пропен.

Применим ли этот метод в реальном мире? Все сводится к эффективности и масштабируемости. Авторы пообещали продолжить оттачивать работу золотых наночастиц, а также изучить возможности масштабировать этот процесс и применить его на практике.

— 
Статья была опубликована в Nature Communications.