Name: CO2 fotoreductie naar CH4 prestaties onder concentreren Solar Light (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-06-12T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 8 s
Description: Ontdek een methode voor CO₂-fotoreductie naar methaan met geconcentreerd zonlicht. Deze techniek verhoogt de reactiesnelheid en efficiëntie in kunstmatige fotosynthese met titaniumdioxide-katalysatoren.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk wordt ondersteund door de Natural Science Foundation of China (nr. 21506194, 21676255).

Let op: Raadpleeg voor gebruik alle relevante veiligheidsinformatiebladen (MSD'S). Verschillende chemicaliën zijn ontvlambaar en zeer corrosief. Het concentreren van licht kan schadelijke lichtintensiteit en temperatuurstijgingen veroorzaken. Gebruik alstublieft alle geschikte veiligheidsvoorzieningen zoals persoonlijke beschermingsmiddelen (veiligheidsbril, handschoenen, labo jassen, broeken, enz.).
1. voorbereiding van de katalysator
<ol><li>
Voorbereiding van TiO2 door anodiseren Opmerking: anodiseren maakt gebruik van metalen folies en een PT-folie als twee teller elektroden. De twee elektroden worden in de elektrolyt gestoken. Met behulp van elektriciteit worden de metalen folies op de anode-site geoxideerd.<ol>
<li>Los 0,3 g van NH4F en 2 ml H2O op in 100 ml glycol in een bekerglas van 200 ml met een roerder om de elektrolyt te vormen. Zet het bekerglas met de elektrolyt in een waterbad van 45 °C.</li>
		<li>Trim de TI Foil (50 x 250 mm grootte) met een schaar tot 25 x 25 mm.</li>
		<li>Poets het Ti Foil-oppervlak met een 7.000-mesh schuurpapier om de onzuiverheden van het oppervlak te verwijderen.</li>
		<li>Dompel de TI-folie onder in een maatkolf die 15 mL ethanol bevat, vervolgens een kolf met 15 mL aceton, en behandel deze vervolgens gedurende 15 minuten met een ultrasone reiniger. Haal de TI-folie eruit, spoel het 3-5x met gedeïoniseerd water en plaats het in een volumetrische kolf met 20 mL ethanol.</li>
		<li>Los 10 mL H2o, 5 ml HNO3, 3 ml h2o2, 1 ml 18% WT (NH2)2Co en 1 ml 18% WT NH4F op in een bekerglas van 100 ml om een polijst oplossing te vormen.</li>
		<li>Haal de TI-folie uit de ethanol kolf, spoel het 3x met gedeïoniseerd water en zet het in de polijst oplossing voor 2-3 min. Verwijder de TI-folie en was het met gedeïoniseerd water voor 3x.</li>
		<li>Gebruik een anode Alligator klem om de voorbehandelde Ti-folie en een andere clip vast te houden met een PT-folie (25 x 25 mm). Plaats de twee folies in de elektrolyt op een afstand van 2 cm van elkaar naar het gezicht. Zet de gelijkstroom (DC) gestabiliseerde stroombron aan, stem de spanning af op 50 V en elektrolyt gedurende 30 minuten.</li>
		<li>Nadat de anodisering is voltooid, sluit de stroom en haal de TiO2 folie</li>
		<li>Dompel de TI-folie onder in een maatkolf die 15 mL ethanol bevat, vervolgens een kolf met 15 mL aceton, en behandel deze vervolgens gedurende 15 minuten met een ultrasone reiniger. Haal de TI-folie eruit, spoel het 3-5x met gedeïoniseerd water en plaats het in een Kroes van 50 mL.</li>
		<li>Zet de kroes in een oven bij 60 °C gedurende 12 uur om de folie te laten drogen.</li>
		<li>Calcine de TiO2 folie in een moffeloven onder 400 °c gedurende 2 uur met een verwarmingssnelheid van 2 °c/min.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. katalytische tests en analyse van de P-ons
<ol><li>
Katalytische tests onder concentratie licht
	<ol>
<li>Reinig de roestvrij cilindervormige reactor (inwendige diameter = 5,5 cm, volume = 100 mL) met gedeïoniseerd water en droog deze vervolgens in een oven bij 60 °C gedurende 10 minuten, om geen interferentie van andere koolstofbronnen te garanderen.</li>
		<li>Neem de reactor uit de oven, voeg 2 mL H2O, een roerder, en een katalysator houder (een kleine plank die de katalysator in de reactor houdt), en zet een kwartsglas met poriën (diameter = 2 cm) op de bodem van de houder en de Tio2 katalysator (diameter = 1 cm) op het midden van het kwartsglas. Zet een thermokoppel door een opening op de reactorwand op het katalysator oppervlak. Voeg een Fresnel-lens aan de bovenkant van de houder toe en verzegel de reactor met een kwartsglas raam.</li>
		<li>Plaats de reactor op het elektromagnetische apparaat. Controleer de luchtdichtheid met stikstof (N2).</li>
		<li>Voer de CO2 (99,99%) in de reactor door middel van een massastroom regelaar (MFC) en spoel de reactor ten minste 3x om het gas in de reactor te veranderen in CO2.</li>
		<li>Plaats de XE lamp 2 cm direct boven de reactor, open de XE lamp Power en stel de stroom in op 15 A, en zet de magnetische roerder schakelaar aan om de reactie te starten.</li>
		<li>Noteer de temperatuurverandering op het katalysator oppervlak en in het gas.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Product analyse
	<ol>
<li>Analyseer het product elke 1 uur met behulp van een gaschromatografie (GC), die is uitgerust met een vlam-geïoniseerde detector (FID) en een capillaire kolom (Zie tabel met materialen) voor scheiding van c1-C6 -koolwaterstoffen.</li>
		<li>Bereken het aantal producten op de externe standaardlijn methode. Voordat u het product kwantificeert, bouwt u een standaard curve van methaan (h4).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Katalytische tests onder licht concentratie met voor behandeling Opmerking: deze procedure is vergelijkbaar met 2,1, met verschillen genoteerd.<ol>
<li>Reinigings reactor zoals in stap 2.1.1.</li>
		<li>Monteer de reactor zoals in stap 2.1.2, behalve zonder H2O toe te voegen.</li>
		<li>Controleer de luchtdichtheid zoals in stap 2.1.3.</li>
		<li>Voer het voorbehandelings gas (zoals lucht, N2 en H2O) in de reactor via een MFC en wissel het gas drie keer achter elkaar uit om de reactor zuiver voorbehandelings gas te maken.</li>
		<li>Pas de lamp aan zoals in stap 2.1.5.</li>
		<li>Houd de katalysator onder licht (10 concentratieverhouding) verlichting voor 1 uur in lucht atmosfeer, schakel dan de XE lamp en magnetische roerder uit om de voor behandeling te voltooien.</li>
		<li>Voer de CO2 (99,99%) in de reactor zoals in stap 2.1.4.</li>
		<li>Injecteer 2 mL H2O in de reactor vanaf de opening van de wand. Open de XE-lamp en het magnetische roerder vermogen om de reactie te starten als stap 2.1.5.</li>
		<li>Noteer de temperatuurverandering zoals in stap 2.1.6.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>De-Richter, R. K., Ming, T., Caillol, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fighting+global+warming+by+photocatalytic+reduction+of+CO2%2C+using+giant+photocatalytic+reactors%5BTitle%5D)+AND+%22Renewable+%26+Sustainable+Energy+Reviews%22%5BJournal%5D)">Fighting global warming by photocatalytic reduction of CO2, using giant photocatalytic reactors.</a> Renewable & Sustainable Energy Reviews. 19 (1), 82-106 (2013).</li>
<li>Fang, Y., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photocatalytic+CO2+conversion+by+polymeric+carbon+nitrides%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Photocatalytic CO2 conversion by polymeric carbon nitrides.</a> Chemical Communications. 54 (45), 5674-5687 (2018).</li>
<li>Kondratenko, E. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Status+and+perspectives+of+CO2+conversion+into+fuels+and+chemicals+by+catalytic%2C+photocatalytic+and+electrocatalytic+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+%26+Environmental+Science%22%5BJournal%5D)">Status and perspectives of CO2 conversion into fuels and chemicals by catalytic, photocatalytic and electrocatalytic processes.</a> Energy & Environmental Science. 6 (11), 3112-3135 (2013).</li>
<li>Izumi, Y. Recent Advances (2012-2015) in the Photocatalytic Conversion of Carbon Dioxide to Fuels Using Solar Energy: Feasibilty for a New Energy. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aIzumi%2C+Y+%22Advances+in+CO2+Capture%2C+Sequestration%2C+and+Conversion%22">Advances in CO2 Capture, Sequestration, and Conversion</a>. Jin, F., He, L. -N., Hu, Y. H. , American Chemical Society. 1-46 (2015).</li>
<li>White, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light-Driven+Heterogeneous+Reduction+of+Carbon+Dioxide%3A+Photocatalysts+and+Photoelectrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Light-Driven Heterogeneous Reduction of Carbon Dioxide: Photocatalysts and Photoelectrodes.</a> Chemical Reviews. 115 (23), 12888-12935 (2015).</li>
<li>Habisreutinger, S. N., Schmidtmende, L., Stolarczyk, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photocatalytic+Reduction+of+CO2+on+TiO2+and+Other+Semiconductors%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Photocatalytic Reduction of CO2 on TiO2 and Other Semiconductors.</a> Angewandte Chemie International Edition. 52 (29), 7372-7408 (2013).</li>
<li>Weinstein, L. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concentrating+Solar+Power%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Concentrating Solar Power.</a> Chemical Reviews. 115 (23), 12797-12838 (2015).</li>
<li>Herrmann, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TiO2+-based+solar+photocatalytic+detoxification+of+water+containing+organic+pollutants.+Case+studies+of+2%2C+4-dichlorophenoxyaceticacid+%282%2C+4+-+D%29+and+of+benzofuran%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Catalysis+B+Environmental%22%5BJournal%5D)">TiO2 -based solar photocatalytic detoxification of water containing organic pollutants. Case studies of 2, 4-dichlorophenoxyaceticacid (2, 4 - D) and of benzofuran.</a> Applied Catalysis B Environmental. 17 (1-2), 15-23 (1998).</li>
<li>Zeng, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combined+effects+of+initial+water+content+and+heating+parameters+on+solar+pyrolysis+of+beech+wood%5BTitle%5D)+AND+%22Energy%22%5BJournal%5D)">Combined effects of initial water content and heating parameters on solar pyrolysis of beech wood.</a> Energy. 125, 552-561 (2017).</li>
<li>Zeng, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+solar+fuels+obtained+from+beech+wood+solar+pyrolysis%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel%22%5BJournal%5D)">Characterization of solar fuels obtained from beech wood solar pyrolysis.</a> Fuel. 188, 285-293 (2017).</li>
<li>Nguyen, T. V., Wu, J. C. S., Chiou, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoreduction+of+CO+over+Ruthenium+dye-sensitized+TiO-based+catalysts+under+concentrated+natural+sunlight%5BTitle%5D)+AND+%22Catalysis+Communications%22%5BJournal%5D)">Photoreduction of CO over Ruthenium dye-sensitized TiO-based catalysts under concentrated natural sunlight.</a> Catalysis Communications. 9 (10), 2073-2076 (2008).</li>
<li>Guan, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoreduction+of+carbon+dioxide+with+water+over+K2Ti6O13%2C+photocatalyst+combined+with+Cu%2FZnO+catalyst+under+concentrated+sunlight%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Catalysis+A%3A+General%22%5BJournal%5D)">Photoreduction of carbon dioxide with water over K2Ti6O13, photocatalyst combined with Cu/ZnO catalyst under concentrated sunlight.</a> Applied Catalysis A: General. 249 (1), 11-18 (2003).</li>
<li>Han, S., Chen, Y. F., Abanades, S., Zhang, Z. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+photoreduction+of+CO2+with+water+to+CH4+in+a+novel+concentrated+solar+reactor%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Energy+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Improving photoreduction of CO2 with water to CH4 in a novel concentrated solar reactor.</a> Journal of Energy Chemistry. 26 (4), 743-749 (2017).</li>
<li>Roy, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+solar+fuels%3A+photocatalytic+conversion+of+carbon+dioxide+to+hydrocarbons%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Toward solar fuels: photocatalytic conversion of carbon dioxide to hydrocarbons.</a> ACS Nano. 4 (3), 1259-1278 (2010).</li>
<li>Li, D., Chen, Y. F., Abanades, S., Zhang, Z. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+activity+of+TiO2+by+concentrating+light+for+photoreduction+of+CO2+with+H2O+to+CH4%5BTitle%5D)+AND+%22Catalysis+Communications%22%5BJournal%5D)">Enhanced activity of TiO2 by concentrating light for photoreduction of CO2 with H2O to CH4.</a> Catalysis Communications. 113, 6-9 (2018).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Concentratie licht vermindert het licht incident gebied en vereist het gebruik van een schijfvormige katalysator of een zogenaamde Fixed-bed reactor om de katalysator te houden. Aangezien de lichtbron meestal een ronde-vormige lamp is, moet de vorm van de katalysator ook rond zijn. Om een ronde schijf te verkrijgen, is het mogelijk om het poeder in een schijf op te drukken door tablettering of om de metalen folie in een oxide te veranderen door anodiseren. De anodiserings methode gebruikt elektriciteit om het metaal te o...

Het gebruik van fossiele brandstoffen gaat gepaard met grote hoeveelheden CO2 -uitstoot, die sterk bijdraagt aan de opwarming van de aarde. CO2 Capture, Storage en Conversion zijn essentieel om de co2 -inhoud in de atmosfeer1te reduceren. De photoreductie van CO2 op koolwaterstoffen kan co2verminderen, co2 omzetten in brandstoffen en zonne-energie besparen. CO2 is echter een extreem stabiele molecule. De C = O-binding bezit een hogere dissociatie energie (ongeveer 750 kJ/mol)2. Dit betekent dat CO2 zeer moeilijk te activeren en te transformeren is, en alleen korte golflengte lichten met hoge energie kunnen tijdens het proces functioneel zijn. Daarom hebben CO2 photoreduction studies last van lage conversie-efficiëntie en reactiepercentages op dit moment. De meeste gerapporteerdeCH 4 -rendementspercentages zijn slechts op verschillende μmol · gCata-1· h-1- niveaus op een Tio2 -katalysator3,4. Het ontwerp en de fabricage van fotokatalytische systemen met een hoge conversie-efficiëntie en reactiesnelheid voor CO2 -reductie blijven een uitdaging.
Een populair gebied van onderzoek naar co2 -fotoreductie-katalysatoren is het verbreden van de beschikbare lichtband tot het zichtbare spectrum en het verbeteren van de gebruiksefficiëntie van deze golflengten5,6. In plaats daarvan proberen we in dit manuscript de reactiesnelheid te verhogen door de lichtintensiteit te verbeteren. Aangezien de drijvende kracht van een fotokatalytische reactie zonne-licht is, is het basisidee om de concentratie technologie te gebruiken om de zonnelicht intensiteit van het incident te verhogen en daarom de reactiesnelheid te verhogen. Dit is vergelijkbaar met een thermokatalytisch proces, waarbij de reactiesnelheid kan worden verhoogd door de temperatuur te verhogen. Natuurlijk kan het temperatuur effect niet oneindig worden verhoogd, en ook met de lichtintensiteit; een belangrijk doel van dit onderzoek is het vinden van een geschikte lichtintensiteit of concentratie ratio.
Dit is niet het eerste experiment dat gebruik maakt van de concentratie technologie. In feite, het is op grote schaal gebruikt in het concentreren van zonne-energie en afvalwater behandeling7,8. Biomaterialen zoals beukenhout zaagsel kunnen in een zonne reactor9,10worden gepyrolyseerd. Sommige eerdere rapporten hebben de methode voor co2 photoreduction11,12,13genoemd. Eén monster vertoonde een toename van 50% in de productopbrengst wanneer de lichtintensiteit werd verdubbeld14. Onze groep heeft geconstateerd dat het concentreren van licht het opbrengstpercentage van de CH4 kan verhogen met een tot 12-voudige toename van de intensiteit. Bovendien kan de voor behandeling van de katalysator vóór de reactie door het concentreren van licht de opbrengst van de CH4 verder verhogen15. Hier demonstreren we het experimentele systeem en de methode in detail.

```html
<table><tbody><tr><td>Ti-folie, 99,99%</td><td>Hebei Metal Technology Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pt-folie, 99,99%</td><td>Tianjin Aida Henghao Technology Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ammoniumfluoride, 98%</td><td>Aladdin</td><td>A111758</td><td>Gevoelig voor vocht</td></tr><tr><td>Glycol, >99,9%</td><td>Aladdin</td><td>E103323</td><td></td></tr><tr><td>Watervrij ethanol, >99,9%</td><td>Aladdin</td><td>E111977</td><td>Ontvlambaar</td></tr><tr><td>Aceton, >99,5%</td><td>Hangzhou Shuanglin Chemical Co., Ltd.</td><td>200-662-2</td><td>Irriteert de neus</td></tr><tr><td>Salpeterzuur, 65,0%-68,0%</td><td>Hangzhou Shuanglin Chemical Co., Ltd.</td><td>231-714-2</td><td>Gevoelig voor vocht</td></tr><tr><td>Waterstofperoxide, 30 wt. % in H2O</td><td>Aladdin</td><td>H112515</td><td>Sterke oxidatie</td></tr><tr><td>Urea, 99%</td><td>Aladdin</td><td>U111897</td><td></td></tr><tr><td>Gedeïoniseerd water, 99,00%</td><td>Laboratorium gemaakt</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Xe-lamp, CELHXF300/CELHXUV300</td><td>Beijing Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Roestvrij cilinderreactor, CEL-GPPC</td><td>Beijing Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fresnel lens, MYlens</td><td>Meiying Technology Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>7000 maas schuurpapier</td><td>Zibo Taichuan Abrasives Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ultrasoon wasser, SK2210HP</td><td>Shanghai Kedao Ultrasonic Instrument Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Thermostaat waterbad, DF-101S</td><td>Boncie Instrument Technology Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Alligator clip</td><td>Guangzhou Rongyu Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DC constante voltagebron, DY-150V 2A</td><td>Shanghai Anding Electric Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Muffeloofhoogtemperatuuroven, KSL-1200X</td><td>Hefei Kejing Materials Technolgy Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kwartsglas</td><td>Lianyungang Weida Quartz Products Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Thermokoppels, WRNK-191K</td><td>Feiyang Electric Accessories Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Elektromagnetische roerder, 85-2</td><td>Shanghai Zhiwei Electric Appliance Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vacuumpomp, SHB-IIIA</td><td>Henan Province Taikang science and education equipment factory</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gaschromatograaf, GC2014</td><td>SHIMAPZU</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HT-PLOT Q capillaire kolom</td><td>Hychrom</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Optische vermogensmeter, CEL-NP2000</td><td>Beijing Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Elektronische weegschaal, JJ124BC</td><td>Shanghai Jingtian Electronic Instrument Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>
```

co2 fotoreductie naar ch4 prestaties onder concentreren solar light

CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light

We demonstreren een methode voor de verbetering van CO2 photoreduction. Aangezien de drijvende kracht van een fotokatalytische reactie afkomstig is van zonnelicht, is het basisidee om de concentratie technologie te gebruiken om de zonnelicht intensiteit van het incident te verhogen. Het concentreren van een groot gebied licht op een klein gebied kan niet alleen de lichtintensiteit verhogen, maar ook de katalysator hoeveelheid, evenals het reactorvolume verminderen en de oppervlaktetemperatuur verhogen. De concentratie van licht kan worden gerealiseerd door verschillende apparaten. In dit manuscript wordt het gerealiseerd door een Fresnel-lens. Het licht dringt door de lens en is geconcentreerd op een schijfvormige katalysator. De resultaten tonen aan dat zowel de reactiesnelheid als de totale opbrengst efficiënt worden verhoogd. De methode kan worden toegepast op de meeste CO2 -fotoreductie-katalysatoren, evenals op vergelijkbare reacties met een lage reactiesnelheid bij natuurlijk licht.

Het oorspronkelijke fotokatalytische reactor systeem bevat voornamelijk twee componenten, een XE-lamp en een RVS-cilinder reactor. Voor het concentratie licht reactor systeem hebben we een Fresnel-objectief en een katalysator houder toegevoegd, zoals weergegeven in Figuur 1. De Fresnel lens wordt gebruikt om het licht in een kleiner gebied te concentreren. Als het licht is geconcentreerd, moet de katalysator in een verlicht gebied worden geplaatst; Daarom wor...

We presenteren een protocol voor het verbeteren van de prestaties van CO2 photoreduction to CH4 door de lichtintensiteit van het incident te verhogen via het concentreren van zonne-energietechnologie.

CO2 fotoreductie naar CH4 prestaties onder concentreren Solar Light

We demonstrate a method for the enhancement of CO2 photoreduction. As the driving force of a photocatalytic reaction is from solar light, the basic idea ...

Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen in het gebied van kunstmatige fotosynthese, zoals kooldioxide-fotoreductie op methaan. De concentratietechnologie kan niet alleen de lichtintensiteit verhogen, maar ook de katalysatorhoeveelheid en het reactorvolume verminderen, terwijl de reactietemperatuur wordt verhoogd, waardoor de reactiesnelheid voor fotoreductie wordt verhoogd. Hoewel deze methode inzicht kan geven in fotokatalytische reductie van kooldioxide, kan het ook worden toegepast op andere systemen, zoals het concentreren van zonne-energie en afvalwaterbehandeling.Om de titaniumdioxide voor te bereiden door anodisatie los 0,3 gram ammoniumfluoride en twee milliliter water in 100 milliliter glycol in een 200 milliliter beker met een roerstaaf om het elektrolyt te vormen. Plaats het bekerglas met het elektrolyt in een waterbad van 45 graden Celsius. Snijd de titaniumfolie met een schaar tot 25 bij 25 millimeter en polijst het oppervlak van de titaniumfolie met een 7000 mesh zandpapier om de onzuiverheden van het oppervlak te verwijderen.Dompel de titaniumfolie onder in een volumetrische kolf met 15 milliliter ethanol en vervolgens een kolf met 15 milliliter aceton. Behandel de folie nu 15 minuten met een ultrasone reiniger. Haal de titaniumfolie eruit, spoel het drie tot vijf keer af met het geïoniseerde water en plaats deze in een volumetrische kolf met 20 milliliter ethanol.Bereid de polijstoplossing voor in een bekerglas van 100 milliliter zoals beschreven in het tekstprotocol. Verwijder nu de titaniumfolie uit de ethanolkolf, spoel deze drie keer af met het geïoniseerde water en stop het twee tot twee minuten in de polijstoplossing. Verwijder de titanium folie en was het met het geïoniseerde water nog eens drie keer.Gebruik een anoïde alligator clip om de voorbesteed titanium folie en een kathode clip te houden om een platina folie te houden. Plaats de twee folies van aangezicht tot aangezicht in het elektrolyt op een afstand van twee centimeter van elkaar. Zet de gelijkstroom gestabiliseerde stroombron, stem de spanning af op 50 volt en elektrolyseren gedurende 30 minuten.Nadat de anodisatie is voltooid zet de macht uit en neem de titaniumdioxide folie. Dompel de titaniumfolie onder in een volumetrische kolf met 15 milliliter ethanol en breng vervolgens over in een kolf met 15 milliliter aceton. Behandel de titanium folie gedurende 15 minuten met een ultrasone reiniger.Na de behandeling spoel je de titaniumfolie drie tot vijf keer af met het geïoniseerde water en plaats het in een kroes van 15 milliliter. Zet de smeltkroes 12 uur lang in een oven op 60 graden Celsius om de folie te laten drogen. Eenmaal droog, calcine de titaniumdioxide folie in een dempen oven onder 400 graden Celsius gedurende twee uur met een verwarmingssnelheid van twee graden Celsius per minuut.Om katalytische tests uit te voeren onder geconcentreerd licht, reinigt u de roestvrijscilindervormige reactor met het geïoniseerde water. Droog het vervolgens 10 minuten in een oven op 60 graden Celsius om ervoor te zorgen dat er geen interferentie van andere koolstofbronnen is. Voeg na het drogen in de oven twee milliliter water, een roerder en een katalysatorhouder toe aan de reactor.Plaats een kwarts glas met giet op de bodem van de houder en plaats de titaniumdioxide katalysatoren op het midden van het kwarts glas. Zet nu thermische cup gat door een opening in de reactor muur en op de katalysator oppervlak. Voeg een Fresno lens toe aan de bovenkant van de houder en sluit de reactor af met een kwartsglasraam.Plaats de reactor op het elektromagnetische apparaat en controleer de luchtdichtheid met stikstof. Voer de kooldioxide in de reactor door middel van een massastroom controller en spoel de reactor ten minste drie keer om het gas in de reactor te veranderen in kooldioxide. Plaats de Xenon lamp twee centimeter direct boven de reactor.Zet de Xenon-lamp aan en pas de stroom aan tot 15 ampère en zet de magnetische roerroeren vervolgens aan om de reactie te starten. Nota van de temperatuurverandering op het katalysatoroppervlak en in het gas. Analyseer het product elk uur met behulp van gaschromatografie uitgerust met de vlam geïoniseerde detector en een capillaire kolom voor de scheiding van hydrocarbonen met een tot zes koolstof.Bereken het aantal producten volgens de methode van de externe standaardlijn. Bouw voor het kwantificeren van het product een standaardcurve van methaan. Hier getoond is een apparaat voor het concentreren van fotokatalytische reductie van kooldioxide.XRD en SEM karakterisering van de katalysator bleek dat de voorbereide katalysator was een typische titanium oxide nanobuis. Hier getoond is de katalysator onder natuurlijk licht. Onder geconcentreerd licht toont de katalysator wat het glanzen.Hier wordt het röntgendiffractiepatroon getoond, na het concentreren van lichte bestraling, om veranderingen in de kristalstructuur te onthullen. De kristalliniteit is duidelijk verbeterd na reactie onder geconcentreerd licht. De methaanopbrengst wordt gemeten onder natuurlijk en onder geconcentreerd licht.De reactiepercentages van methaan op verschillende katalysatoren werden aanzienlijk verbeterd onder de geconcentreerde omstandigheden. Voorbehandeling van de katalysator met geschikt gas zou de methaanproductie verder verhogen. Na deze procedure kunnen andere methoden zoals geconcentreerde fotokatalyse onder echt zonlicht worden uitgevoerd om bijtellingsvragen zoals fotokatalytische splitsing van water en afbraak van vluchtige organische verbindingen onder echt zonlicht te beantwoorden.Na de ontwikkeling, deze techniek de weg vrijgemaakt voor onderzoekers in de fotokatalytische veld hoe kooldioxide fotoreductie gedrag in een fotochemisch systeem te verbeteren. Vergeet niet dat het werken met geconcentreerd licht zeer gevaarlijk kan zijn en voorzorgsmaatregelen zoals googles moeten altijd worden genomen tijdens het uitvoeren van deze procedure.

co2-photoreduction-to-ch4-performance-under-concentrating-solar-light

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Een algemene strategie voor de ontwikkeling van lading-scheiden van halfgeleider nanokristallen composieten inzetbaar voor zonne-energie productie wordt gepresenteerd. We zien dat de assemblage van donor-acceptor nanokristallen domeinen in een nanodeeltje geometrie ontstaat een fotokatalytische functie, terwijl bulk heterojuncties van donor-acceptor nanokristallen films kunnen worden gebruikt voor fotovoltaïsche omzetting.

Oogsten Zonne-energie door middel van Charge-scheiden Nanokristallen en hun Solids

Een geïntegreerd apparaat, voorzien van een kleurstof zonnecel en triplet-triplet annihilatie up-conversie-eenheid werd geproduceerd, bieden verbeterde licht oogsten, uit een breder deel van het zonnespectrum. Onder bescheiden bestraling niveaus een aanzienlijk verbeterde respons op lage energie fotonen werd aangetoond, wat een recordcijfer van verdienste voor-kleurstof zonnecellen.

De integratie van een Drietal-triplet Annihilation Up-conversie systeem om Dye-zonnecel Response to Sub-bandgap Light Enhance

Tinsulfide (SnS) is een kandidaatmateriaal voor op Aarde abundantie, niet-toxische zonnecellen. Hier demonstreren we de fabricageprocedure van de SnS-zonnecellen met behulp van atoomlaagdeposition, wat een gecertificeerde energieconversie-efficiëntie van 4,36% oplevert, en thermische verdamping die 3,88% oplevert.

Het maken van Record-efficiëntie SnS Zonnecellen door thermische verdamping en Atomic Layer Deposition

Hier presenteren we een protocol om organische dunne film zonnecellen met behulp van een mini-slot sterven coater en de bijbehorende in-line structuur karakteriseringen met behulp van synchrotronstraling scattering technieken te fabriceren.

Printing Fabrication van Bulk Heterojunction Solar Cells en In Situ Morfologie karakterisering

Twee ' gecombineerde Stress met in situ meting ' testopstellingen, waardoor real-time bewaking van versnelde afbraak van zonnecellen en modules, zijn ontworpen en gebouwd. Deze opstellingen toestaan het gelijktijdige gebruik van vochtigheid, temperatuur, elektrische vooroordelen en verlichting zo onafhankelijk gecontroleerde stressfactoren. De opstellingen en verschillende experimenten uitgevoerd worden gepresenteerd.

In Situ Toezicht op de afbraak van de versnelde prestaties van zonnecellen en Modules: een Case-Study voor Cu (In, Ga) Se2 zonnecellen

De Achromatische doublet op glas (ADG) Fresnel lens maakt gebruik van twee materialen met verschillende dispersie te verminderen chromatische aberratie en haalbare concentratie te verhogen. In deze paper wordt een protocol voor de volledige karakterisering van de ADG Fresnel lens gepresenteerd.

Indoor experimentele evaluatie van de efficiëntie en de bestralingssterkte plek van de Achromatische Doublet op glas (ADG) Fresnel Lens voor het bijeenbrengen van fotovoltaïsche zonne-energie

Dit werk bevat een gedetailleerde experimentele procedure voor de afzetting van Sb2S3 op een mesoporous TiO2 laag met behulp van een SbCl3-thioureum complexe oplossing voor toepassingen in Sb2S3-gesensibiliseerde zonnecellen. Dit artikel bepaalt ook sleutelfactoren bestuur van de depositie-proces.

Belangrijke factoren die de prestaties van Sb2S3-gesensibiliseerde zonnecellen tijdens een Sb2S3 afzetting via SbCl3-thioureum complexe oplossing-verwerking

We hebben rechtstreeks opgenomen een stilbene gebaseerde organische kleurstof in een cobaloxime-kern voor het genereren van een photosensitizer-katalysator dyad voor fotokatalytische H2 productie. We hebben ook een eenvoudige experimentele opstelling ontwikkeld voor het evalueren van de lichtgestuurde H2 -productie door fotokatalytische assemblages.

Ontwikkeling van Photosensitizer-Cobaloxime hybriden voor de productie op zonne-aangedreven H2 in waterige aërobe condities

Dit werk beschrijft het volledige fabricageproces van dunne absorberende cadmium selenium telluride / cadmium telluride fotovoltaïsche apparaten voor verbeterde efficiëntie. Het proces maakt gebruik van een geautomatiseerd in-line vacuümsysteem voor close-space sublimatie depositie die schaalbaar is, van de fabricage van kleine gebied onderzoeksapparaten en grootschalige modules.

Close-Space Sublimatie-Gedeponeerd Ultra-Thin CdSeTe/CdTe Zonnecellen voor verbeterde kortsluiting stroomdichtheid en fotoluminescentie

Dit artikel is een demonstratie en een richtlijn om in-house (met een röntgeninstrument in het laboratorium) in situ GISAXS-experimenten van drooginkten op roll-to-roll sleuf-matrijs gecoate, niet-fullerene organische fotovoltaïsche middelen uit te voeren en te analyseren.

In situ Beweiding Incidentie Kleine Hoek Röntgenverstrooiing op Roll-To-Roll Coating van organische zonnecellen met laboratorium röntgeninstrumentatie

Een synthesetechniek voor de bereiding van de zichtbaar-licht-responsieve ZnCoS/ZnCdS met fotokatalysator met dubbele kristalstructuur en de fotoredoxreactietesttechniek van zijn fotokatalytische activiteit en selectiviteit in H2-evolutie en benzaldehydeproductie wordt gepresenteerd.

Synthese en prestatie-evaluaties van ZnCoS/ZnCdS met dubbele kristalstructuur voor multifunctionele redox-fotokatalyse in energietoepassingen

Ontdek een methode voor CO₂-fotoreductie naar methaan met geconcentreerd zonlicht. Deze techniek verhoogt de reactiesnelheid en efficiëntie in kunstmatige fotosynthese met titaniumdioxide-katalysatoren.

CO₂ fotoreductie naar CH₄ prestaties onder concentreren Solar Light

Meer video's verkennen