Name: CO2 photoreduction para CH4 desempenho a concentração de luz solar (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-06-12T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 8 s
Description: Aprenda a fotoredução de CO₂ para CH₄ usando tecnologia de concentração solar. Este método aumenta a intensidade luminosa, melhora as taxas de reação e reduz o volume do reator em sistemas de fotocatálise.

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Este trabalho é apoiado pela Fundação de ciências naturais da China (n º 21506194, 21676255).

Atenção: por favor, consulte todas as fichas de dados de segurança (MSDS) relevantes antes da operação. Vários produtos químicos são inflamáveis e altamente corrosivos. Concentrar a luz pode causar a intensidade de luz prejudicial e aumenta a temperatura. Por favor, use todos os dispositivos de segurança adequados, como equipamento de proteção individual (óculos de segurança, luvas, jalecos, calças, etc.).
1. preparação do catalisador
<ol><li>
Preparação do TiO2 por anodização Nota: anodização usa folhas de metal e uma folha de pt como dois eletrodos de contador. Os dois eletrodos são colocados no eletrólito. Usando a eletricidade, as folhas de metal no local do ânodo são oxidadas.<ol>
<li>Dissolva 0,3 g de NH4F e 2 ml de H2O em 100 ml de glicol em um copo de 200 ml com um agitador para formar o eletrólito. Põr o copo com o eletrólito em um banho de água do ° c 45.</li>
		<li>Aparar a folha de ti (50 x 250 mm tamanho) com tesoura para 25 x 25 mm.</li>
		<li>Lustre a superfície da folha do ti com uma lixa 7.000-Mesh para remover as impurezas de superfície.</li>
		<li>Mergulhe a folha de ti em um balão volumétrico contendo 15 mL de etanol, em seguida, um balão com 15 mL de acetona, em seguida, tratá-lo por 15 min com um limpador ultra-sônico. Retire a folha de ti, enxague 3-5x com água desionizada e coloque-a num balão volumétrico contendo 20 mL de etanol.</li>
		<li>Dissolver 10 mL de H2o, 5 ml de HNO3, 3 ml de h2o2, 1 ml de 18% WT (NH2)2co, e 1 ml de 18% WT NH4F em um copo de 100 ml para formar uma solução de polimento.</li>
		<li>Retire a folha de ti do balão de etanol, enxague-a 3x com água deionizada e coloque-a na solução de polimento por 2-3 min. Retire a folha de ti e lave-a com água deionizada por 3x.</li>
		<li>Use um grampo de jacaré do ânodo para prender a folha de ti pré-tratada e um outro grampo para prender uma folha do pinta (25 x 25 milímetros). Coloque as duas folhas cara a cara no eletrólito a uma distância de 2 cm uns dos outros. Gire sobre a fonte de alimentação atual estabilizada da corrente contínua (C.C.), ajuste a tensão a 50 V, e eletrize por 30 minutos.</li>
		<li>Após a anodização terminar, feche o poder e tirar o TiO2 folha</li>
		<li>Mergulhe a folha de ti em um balão volumétrico contendo 15 mL de etanol, em seguida, um balão com 15 mL de acetona, em seguida, tratá-lo por 15 min com um limpador ultra-sônico. Retire a folha de ti, enxague 3-5x com água deionizada e coloque-a num cadinho de 50 mL.</li>
		<li>Coloque o cadinho em um forno a 60 ° c por 12 h para deixar a folha seca.</li>
		<li>Calcine a folha do TiO2 em uma fornalha da mufla o ° c 400 para 2 h com uma taxa de aquecimento de 2 ° c/min.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. testes catalíticos eanálise de P roduto
<ol><li>
Testes catalíticos concentração de luz
	<ol>
<li>Limpe o reator em forma de cilindro inoxidável (diâmetro interno = 5,5 cm, volume = 100 mL) com água deionizada, em seguida, seque-o em um forno a 60 ° c por 10 min, para garantir nenhuma interferência de outras fontes de carbono.</li>
		<li>Tire o reator do forno, adicione 2 mL H2o, um agitador, e um suporte do catalizador (uma prateleira pequena que prenda o catalizador no reator), e põr um vidro de quartzo com os poros (diâmetro = 2 cm) na parte inferior do suporte e o Catalyst do tio2 (diâmetro = 1 cm) sobre o centro do vidro de quartzo. Coloque um termopar através de uma abertura na parede do reator na superfície do catalisador. Adicionar uma lente Fresnel na parte superior do suporte e selar o reator com uma janela de vidro de quartzo.</li>
		<li>Coloque o reator no aparelho eletromagnético. Verificar a estanqueidade do ar com azoto (N2).</li>
		<li>Alimentar o CO2 (99,99%) no reator através de um controlador de fluxo maciço (MFC) e lave o reator pelo menos 3x para mudar o gás no reator a CO2.</li>
		<li>Coloque a lâmpada xe 2 cm diretamente acima do reator, abra a potência da lâmpada xe e ajuste sua corrente para 15 a, e ligue o interruptor de agitador magnético para iniciar a reação.</li>
		<li>Registre a mudança de temperatura na superfície do catalisador e no gás.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Análise de produto
	<ol>
<li>Analisar o produto a cada 1 h usando uma cromatografia gasosa (GC), que é equipado com um detector de chama ionizado (FID) e uma coluna capilar (ver tabela de materiais) para a separação de c1-c6 hidrocarbonetos.</li>
		<li>Calcule o número de produtos pelo método de linha padrão externo. Antes de quantificar o produto, construa uma curva padrão de metano (CH4).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Testes catalíticos a concentração de luz com pré-tratamento Nota: este procedimento é similar a 2,1, com as diferenças anotadas.<ol>
<li>Reator de lavagem como na etapa 2.1.1.</li>
		<li>Monte O reator como na etapa 2.1.2, exceto sem adicionar H2O.</li>
		<li>Verifique a tensão do ar como no passo 2.1.3.</li>
		<li>Alimente o gás do pré-tratamento (tal como o ar, o N2 e o H2o) no reator através de um MFC e troque o gás três vezes na sucessão para fazer ao reator o gás puro do pré-tratamento.</li>
		<li>Ajuste a lâmpada como no passo 2.1.5.</li>
		<li>Mantenha o catalisador luz (10 proporção de concentração) de iluminação para 1 h na atmosfera do ar, em seguida, desligue a lâmpada xe e agitador magnético para terminar o pré-tratamento.</li>
		<li>Alimentar o CO2 (99,99%) no reator como na etapa 2.1.4.</li>
		<li>Injete 2 mL H2o no reator a partir da abertura da parede. Abra a lâmpada xe e o poder do agitador magnético para iniciar a reação como etapa 2.1.5.</li>
		<li>Registre a alteração de temperatura como na etapa 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>

Os autores não têm nada a revelar.

Concentrar a luz reduz a área de incidente claro e exige o uso de um catalizador em forma de disco ou de um reator so-called da fixo-cama para prender o catalizador. Desde que a fonte luminosa é geralmente uma lâmpada redondo-dada forma, a forma do catalizador deve igualmente ser redonda. Para obter um disco redondo, é possível pressionar o pó em um disco por comprimidos ou para mudar a folha metálica em um óxido por anodização. O método da anodização usa a eletricidade para oxidar o metal a um semicondutor do óxido. Com...

A utilização de combustíveis fósseis é acompanhada por grandes quantidades de emissões de CO2 , contribuindo grandemente para o aquecimento global. CO2 captura, armazenamento e conversão são essenciais para reduzir o conteúdo de co2 na atmosfera1. A fotorredução de co2 para hidrocarbonetos pode reduzir co2, converter co2 para combustíveis, e economizar energia solar. No entanto, CO2 é uma molécula extremamente estável. Sua ligação de C = O possui uma energia mais elevada da dissociação (aproximadamente 750 kJ/mol)2. Isto significa que CO2 é muito difícil de ser ativado e transformado, e apenas curto comprimento de onda luzes com alta energia pode ser funcional durante o processo. Conseqüentemente, os estudos do fotorredução do co2 sofrem das baixas eficiências da conversão e das taxas da reação presentemente. A maioria de taxas de rendimento relatadas ch4 são somente em diversos μmol · gcata-1· níveis de h-1 em um Catalyst3detio2 ,4. O projeto e a fabricação de sistemas fotocatalíticos com alta eficiência de conversão e taxa de reação para redução de CO2 permanecem um desafio.
Uma área popular de pesquisa em co2 catalisadores fotorredução é ampliar a faixa de luz disponível para o espectro visível e aumentar a eficiência de utilização destes comprimentos de onda5,6. Em vez disso, neste manuscrito, tentamos aumentar a taxa de reação, aumentando a intensidade da luz. Como a força motriz de uma reação fotocatalítica é a luz solar, a idéia básica é usar a tecnologia de concentração para elevar a intensidade da luz solar incidente e, portanto, aumentar a taxa de reação. Isso é semelhante a um processo termocatalítico, onde a taxa de reação pode ser aumentada aumentando a temperatura. Naturalmente, o efeito da temperatura não pode ser aumentado infinita, e do mesmo modo com a intensidade de luz; um dos principais objetivos desta pesquisa é encontrar uma relação de intensidade ou concentração de luz adequada.
Este não é o primeiro experimento que usa a tecnologia de concentração. Na verdade, tem sido amplamente utilizado na concentração de energia solar e tratamento de águas residuais7,8. Os biomateriais, como a serragem de madeira de faia,podem ser pirolisados em um reator solar9,10. Alguns relatos anteriores mencionaram o método de co2 fotorredução11,12,13. Uma amostra exibiu um incremento de 50% no rendimento do produto quando a intensidade da luz foi duplicada14. Nosso grupo encontrou que concentrar a luz pode levantar a taxa do rendimento do CH4 com um aumento de até 12 vezes na intensidade. Além disso, o pré-tratamento do catalisador antes da reação concentrando a luz pode aumentar ainda mais a taxa de rendimento de CH4 15. Aqui, demonstramos o sistema experimental e o método em detalhe.

<table><tbody><tr><td>Folha de Ti, 99,99%</td> <td>Hebei Metal Technology Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Folha de Pt, 99,99%</td> <td>Tianjin Aida Henghao Technology Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fluoreto de amônio, 98%</td> <td>Aladdin</td><td>A111758</td><td>glicol sensível à umidade</td></tr><tr><td>, > 99,9%</td> <td>Aladdin</td><td>E103323</td><td></td></tr><tr><td>etanol anidro, > 99,9%</td> <td>Aladdin</td><td>E111977</td><td>acetona inflamável</td></tr><tr><td>, >99,5%</td> <td>Hangzhou Shuanglin Chemical Co., Ltd.</td><td>200-662-2</td><td>Cheiro irritante</td></tr><tr><td>Ácido nítrico, 65,0% -68,0%</td> <td>Hangzhou Shuanglin Chemical Co., Ltd.</td><td>231-714-2</td> Peróxido de hidrogênio <td>sensível à umidade</td></tr><tr><td>, 30% em peso em H2O</td><td>Aladdin</td><td>H112515</td><td>Ureia oxidativa forte</td></tr><tr><td>, 99%</td> <td>Aladdin</td><td>U111897</td><td></td></tr><tr><td>Água desionizada, 99,00%</td> Lâmpada Xe <td>feita em</td><td></td><td></td>laboratório</tr><tr><td>, CELHXF300 / CELHXUV300</td><td>Pequim Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Reator de cilindro inoxidável, CEL-GPPC</td><td>Beijing Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Lente de Fresnel, tecnologia Co. de MYlens</td><td>Meiying, Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Lixa de malha 7000</td><td>Zibo Taichuan Abrasives Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Limpador ultrassônico, SK2210HP</td><td>Shanghai Kedao Ultrasonic Instrument Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Banho-maria termostático, DF-101S</td><td>Boncie Instrument Technology Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fornecedor</td><td>verificado - Guangzhou Rongyu Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fonte de tensão constante DC, DY-150V 2A</td><td>Shanghai Anding Electric Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Forno de mufla, KSL-1200X</td><td>Hefei Kejing Materials Technolgy Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vidro de quartzo</td><td>Lianyungang Weida Quartz Products Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Termopares, WRNK-191K</td><td>Feiyang Electric Accessories Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Agitador eletromagnético, 85-2</td><td>Shanghai Zhiwei Electric Appliance Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bomba de vácuo, SHB-IIIA</td><td>Província de Henan Taikang fábrica de equipamentos</td><td></td><td></td>de ciência e educação</tr><tr><td>Cromatógrafo de gás, GC2014</td><td>SHIMAPZU</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HT-PLOT Q coluna capilar</td><td>Hychrom</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Medidor de potência óptica, CEL-NP2000</td><td>Pequim Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Balança eletrônica, JJ124BC</td><td>Shanghai Jingtian Electronic Instrument Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

co2 photoreduction para ch4 desempenho a concentração de luz solar

CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light

Nós demonstramos um método para o realce do photoreduction do CO2 . Como a força motriz de uma reação fotocatalítica é da luz solar, a idéia básica é usar a tecnologia de concentração para elevar a intensidade da luz solar incidente. Concentrar uma luz da grande-área em uma área pequena não pode somente aumentar a intensidade de luz, mas igualmente reduz a quantidade do catalizador, assim como o volume do reator, e aumenta a temperatura de superfície. A concentração de luz pode ser realizada por diferentes dispositivos. Neste manuscrito, é realizado por uma lente de Fresnel. A luz penetra a lente e está concentrada em um catalisador em forma de disco. Os resultados mostram que tanto a taxa de reação quanto o rendimento total são eficientemente aumentados. O método pode ser aplicado à maioria dos catalisadores de fotoreeduction CO2 , bem como a reações semelhantes com uma baixa taxa de reação à luz natural.

O sistema original do reator photocatalítico contem principalmente dois componentes, uma lâmpada de Xe e um reator inoxidável do cilindro. Para o sistema de reator de luz concentrada, adicionamos uma lente Fresnel e um suporte de catalisador, como mostrado na Figura 1. A lente de Fresnel é usada para concentrar a luz em uma área menor. Como a luz foi concentrada, o catalisador deve ser colocado em uma área iluminada; Conseqüentemente, o catalizador é feito na...

Nós apresentamos um protocolo para melhorar o desempenho de co2 fotorredução a ch4 aumentando a intensidade de luz incidente através da tecnologia de energia solar de concentração.

CO2 photoreduction para CH4 desempenho a concentração de luz solar

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 ...

Este método pode ajudar a responder a perguntas-chave no campo da fotossíntese artificial, como a fotoredução de dióxido de carbono ao metano. A tecnologia de concentração pode não apenas aumentar a intensidade da luz, mas também reduzir a quantidade de catalisador, bem como o volume do reator, ao mesmo tempo em que aumenta a temperatura de reação, aumentando assim a taxa de reação de fotoredução. Embora este método possa fornecer uma visão sobre a redução fotocatalítica do dióxido de carbono, ele também pode ser aplicado a outros sistemas, como a concentração de energia solar e tratamento de águas residuais.Para preparar o dióxido de titânio por anodização dissolva 0,3 gramas de flúor de amônio e dois mililitros de água em 100 mililitros de glicol em um béquer de 200 mililitros com um agitador para formar o eletrólito. Coloque o béquer com o eletrólito em um banho de água de 45 graus celsius. Corte a folha de titânio com uma tesoura de 25 por 25 milímetros e polir a superfície da folha de titânio com um papel de areia de malha de 7000 para remover as impurezas da superfície.Submergir a folha de titânio em um frasco volumoso contendo 15 mililitros de etanol e, em seguida, um frasco com 15 mililitros de acetona. Agora trate a folha por 15 minutos com um limpador ultrassônico. Tire a folha de titânio, enxágüe-a três a cinco vezes com a água ionizada e coloque-a em um frasco volumoso contendo 20 mililitros de etanol.Prepare a solução de polimento em um béquer de 100 mililitros, conforme descrito no protocolo de texto. Agora retire a folha de titânio do frasco de etanol, enxágue-a três vezes com a água ionizada e coloque-a na solução de polimento por dois minutos. Retire a folha de titânio e lave-a com a água ionizada mais três vezes.Use um clipe de jacaré anoide para segurar a folha de titânio pré-tratada e um clipe de cátodo para segurar uma folha de platina. Coloque as duas folhas cara a cara no eletrólito a uma distância de dois centímetros uma da outra. Ligue a corrente direta estabilizada fonte de energia, ajuste a tensão em 50 volts e eletrólise por 30 minutos.Depois que a anodização terminar de desligar a energia e tirar a folha de dióxido de titânio. Submergir a folha de titânio em um frasco volumoso contendo 15 mililitros de etanol e, em seguida, transferir para um frasco com 15 mililitros de acetona. Trate a folha de titânio por 15 minutos com um limpador ultrassônico.Após o tratamento, enxágue a folha de titânio três a cinco vezes com a água ionizada e coloque-a em cadinho de 15 mililitros. Coloque o cadinho em um forno a 60 graus Celsius por 12 horas para deixar a folha secar. Uma vez seco, calcine a folha de dióxido de titânio em um forno de muffle abaixo de 400 graus Celsius por duas horas com uma taxa de aquecimento de dois graus Celsius por minuto.Para realizar testes catalíticos sob luz concentrada, limpe o reator em forma de cilindro inoxidável com a água ionizada. Em seguida, seque-o em um forno a 60 graus Celsius por 10 minutos para garantir que não haja interferência de outras fontes de carbono. Depois de secar no forno, adicione dois mililitros de água, um agitador e um suporte catalisador ao reator.Coloque um vidro de quartzo com derramamentos na parte inferior do suporte e coloque os catalisadores de dióxido de titânio no centro do vidro de quartzo. Agora coloque orifício do copo térmico através de uma abertura na parede do reator e na superfície do catalisador. Adicione uma lente Fresno na parte superior do suporte e sele o reator com uma janela de vidro de quartzo.Coloque o reator no aparelho eletromagnético e verifique o aperto de ar com nitrogênio. Alimente o dióxido de carbono no reator através de um controlador de fluxo de massa e lave o reator pelo menos três vezes para mudar o gás no reator para dióxido de carbono. Coloque a lâmpada Xenon dois centímetros diretamente acima do reator.Ligue a lâmpada Xenon e ajuste sua corrente para 15 amperes e ligue o interruptor dos agitadores magnéticos para iniciar a reação. Regisso recorde a mudança de temperatura na superfície do catalisador e no gás. Analise o produto a cada hora usando cromatografia a gás equipada com o detector ionizado de chama e uma coluna capilar para separação de carbonos hidráulicos com um a seis carbonos.Calcule o número de produtos pelo método de linha padrão externa. Antes de quantificar o produto construa uma curva padrão de metano. Mostrado aqui é um dispositivo para concentrar a redução fotocatalítica de dióxido de carbono.A caracterização XRD e SEM do catalisador mostrou que o catalisador preparado era um típico nanotubo de óxido de titânio. Mostrado aqui é o catalisador sob luz natural. Sob a luz concentrada, o catalisador mostra alguns brilhantes.Aqui o padrão de difração de raios-X é mostrado, após concentrar a irradiação de luz, para revelar mudanças na estrutura cristalina. A cristalina é claramente melhorada após a reação sob luz concentrada. O rendimento do metano é medido sob luz natural e sob concentração.As taxas de reação do metano em diferentes catalisadores foram significativamente melhoradas sob as condições de concentração. O pré-tratamento do catalisador com gás adequado aumentaria ainda mais a taxa de produção de metano. Após este procedimento, outros métodos como fotocatálise concentrada sob a luz solar real podem ser realizados a fim de responder a perguntas adicionais como divisão fotocatalítica de água, e degradação de compostos orgânicos voláteis sob a luz solar real.Após seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para pesquisadores do campo fotocatalítico como melhorar o comportamento de fotoredução de dióxido de carbono em um sistema fotoquímico. Não se esqueça que trabalhar com luz concentrada pode ser extremamente perigoso e precauções como googles devem ser sempre tomadas durante a realização deste procedimento.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Engenharia

Uma estratégia geral para o desenvolvimento de carga de separação de compostos semicondutores nanocristais implantáveis ​​para a produção de energia solar é apresentada. Mostra-se que a montagem de domínios dador-aceitador de nanocristais de uma geometria de nanopartículas único dá origem a uma função fotocatalítica, enquanto bulk-heterojunções de dador-aceitador de nanocristais películas podem ser usados ​​para a conversão da energia fotovoltaica.

Captação de energia solar por meio da carga de separação de nanocristais e seus sólidos

Um dispositivo integrado, incorporando uma célula e tripleto-tripleto aniquilação solares up-conversion unidade sensibilizadas por corante foi produzida, obtendo-se a colheita de luz melhorada, a partir de uma secção mais larga do espectro solar. De acordo com os níveis de irradiação modestos foi demonstrada uma resposta melhorada significativamente para fótons de baixa energia, produzindo um número recorde de mérito para células solares sensibilizadas por corante.

Integrando um Triplet-triplete Annihilation Sistema Up-conversion para melhorar Dye-sensibilizadas Response célula solar para a Luz Sub-bandgap

O sulfeto de estanho (SnS) é um material candidato a células solares não tóxicas e abundantes na Terra. Aqui, demonstramos o procedimento de fabricação das células solares SnS empregando deposição de camada atômica, que produz 4,36% de eficiência de conversão de energia certificada, e evaporação térmica que rende 3,88%.

Fazendo Record-eficiência SnS Células solares por evaporação térmica e Deposição Camada Atómica

Aqui, apresentamos um protocolo para fabricar células solares orgânicas fina película usando um aplicador die mini-slot e caracterizações estrutura relacionados em-line usando técnicas de síncrotron de dispersão.

Impressão Fabricação de massa Heterojunction células solares e In Situ Morfologia Caracterização

Duas configurações de 'Teste de estresse combinado com medição em situ' , que permitem o monitoramento em tempo real de degradação acelerada de células solares e módulos, foram projetadas e construídas. Essas configurações permitem a utilização simultânea de umidade, temperatura, enviesamentos elétricos e iluminação controlada independentemente como fatores de estresse. As configurações e vários experimentos executados são apresentados.

In Situ Monitoramento da degradação desempenho acelerado de células solares e módulos: um estudo de caso de Cu (In, Ga) Se2 células solares

O dubleto acromático no vidro Fresnel (ADG) lente faz uso de dois materiais com dispersão diferente para reduzir a aberração cromática e aumentar a concentração atingível. Neste trabalho, é apresentado um protocolo para a caracterização completa da lente Fresnel ADG.

Interior avaliação Experimental da eficiência e da irradiância Spot do dubleto acromático em vidro (ADG) lente de Fresnel para concentrar a energia fotovoltaica

Este trabalho fornece um procedimento experimental detalhado para a deposição de Sb2S3 em uma camada de mesoporos TiO2 usando um SbCl3-solução complexa de tioureia para aplicações em Sb2S3-sensibilizadas células solares. Este artigo também determina os fatores-chave que regem o processo de deposição.

Principais fatores que afetam o desempenho do Sb2S3-sensibilizadas células solares durante um Sb2S3 deposição através de SbCl3-tioureia solução-processamento complexo

Nós incorporamos diretamente um corante orgânico stilbene-baseado em um núcleo do cobaloxime para gerar um photosensitizer-díade do catalizador para a produção photocatalítica de H2 . Também desenvolvemos uma configuração experimental simples para avaliar a produção de H2 conduzida pela luz por montagens fotocatalíticas.

Desenvolvendo híbridos photosensitizer-Cobaloxime para produção solar-driven H2 em condições aeróbias aquosas

Este trabalho descreve o processo completo de fabricação de dispositivos fotovoltaicos de telúrio de cádmio de cádmio fino para maior eficiência. O processo utiliza um sistema de vácuo em linha automatizado para deposição de sublimação de espaço fechado que é escalável, a partir da fabricação de dispositivos de pesquisa de pequena área, bem como módulos de grande escala.

Células solares ultrafinas de sublimação de curto espaço depositadas em cdSete/cdte para densidade de corrente de curto-circuito aprimorada e fotoluminescência

Este artigo é uma demonstração e uma diretriz para executar e analisar internamente (com um instrumento de raio-X de laboratório) em experimentos gisaxs in situ de tintas de secagem em rolo-a-rolo slot-die revestido, não-fullerene orgânico fotovoltaica.

In situ Pastando Incidência Pequeno Ângulo de Raio-X Dispersão em Revestimento Roll-To-Roll de Células Solares Orgânicas com Instrumentação de raios-X de laboratório

Uma técnica de síntese para preparar o ZnCoS/ZnCdS responsivo à luz visível com fotocatalisador de estrutura cristalina dupla e a técnica de teste de reação fotorredox de sua atividade fotocatalítica e seletividade na evolução de H2 e produção de benzaldeído é apresentada.

Síntese e Avaliações de Desempenho de ZnCoS/ZnCdS com Estrutura de Cristal Duplo para Fotocatálise Redox Multifuncional em Aplicações de Energia

Aprenda a fotoredução de CO₂ para CH₄ usando tecnologia de concentração solar. Este método aumenta a intensidade luminosa, melhora as taxas de reação e reduz o volume do reator em sistemas de fotocatálise.

CO₂ photoreduction para CH₄ desempenho a concentração de luz solar

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