Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

सीओ2 Photoreduction CH4 के तहत सौर प्रकाश के तहत प्रदर्शन

doi: 10.3791/58661 Published: June 12, 2019

Summary

हम सौर ऊर्जा प्रौद्योगिकी ध्यान केंद्रित के माध्यम से घटना प्रकाश तीव्रता बढ़ाने के द्वारा CH4 के लिए सीओ2 photoreduction के प्रदर्शन में सुधार के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं.

Abstract

हम सीओ2 photoreduction की वृद्धि के लिए एक विधि का प्रदर्शन. के रूप में एक photocatalytic प्रतिक्रिया के ड्राइविंग बल सौर प्रकाश से है, मूल विचार एकाग्रता प्रौद्योगिकी का उपयोग करने के लिए घटना सौर प्रकाश तीव्रता बढ़ाने के लिए है. एक छोटे से क्षेत्र पर एक बड़े क्षेत्र प्रकाश केंद्रित केवल प्रकाश की तीव्रता में वृद्धि नहीं कर सकते हैं, लेकिन यह भी उत्प्रेरक राशि को कम करने, साथ ही रिएक्टर मात्रा, और सतह के तापमान में वृद्धि. प्रकाश की एकाग्रता विभिन्न उपकरणों द्वारा महसूस किया जा सकता है. इस पांडुलिपि में, यह एक फ्रेनल लेंस द्वारा महसूस किया है. प्रकाश लेंस प्रवेश और एक डिस्क के आकार का उत्प्रेरक पर केंद्रित है. परिणाम दर्शाते हैं कि अभिक्रिया दर तथा कुल उपज दोनों कुशलता से बढ़ जाती हैं। विधि सबसे सीओ2 photoरिश उत्प्रेरक के लिए लागू किया जा सकता है, साथ ही प्राकृतिक प्रकाश पर एक कम प्रतिक्रिया दर के साथ इसी तरह की प्रतिक्रियाओं के लिए.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

जीवाश्म ईंधन के उपयोग सीओ2 उत्सर्जन की बड़ी मात्रा के साथ है, ग्लोबल वार्मिंग के लिए बहुत योगदान. सीओ2 कब्जा, भंडारण, और रूपांतरण वातावरण1में सीओ2 सामग्री को कम करने के लिए आवश्यक हैं। हाइड्रोकार्बन के लिए सीओ2 की photoकमी सीओ2को कम कर सकते हैं, ईंधन के लिए सीओ2 परिवर्तित, और सौर ऊर्जा को बचाने के लिए. तथापि, सीओ2 एक अत्यंत स्थिर अणु है। इसके ब्ज ओ आबंध में उच्च वियोजन ऊर्जा (लगभग 750 केजे/मोल)2है। इसका मतलब यह है कि सीओ2 सक्रिय और transformed किया जा करने के लिए बहुत मुश्किल है, और उच्च ऊर्जा के साथ केवल कम तरंगदैर्ध्य रोशनी की प्रक्रिया के दौरान कार्यात्मक हो सकता है। इसलिए, सीओ2 photoreduction अध्ययन कम रूपांतरण क्षमता और प्रतिक्रिया दर वर्तमान में से ग्रस्त हैं. अधिकांश सूचित CH4 उपज दर केवल कई पर कर रहे हैं [mol]gcata-1एक TiO2 उत्प्रेरक3,4पर h-1 स्तर . सीओ2 में कमी के लिए उच्च रूपांतरण दक्षता और प्रतिक्रिया दर के साथ फोटोउत्प्रेरक प्रणालियों का डिजाइन और निर्माण एक चुनौती बनी हुई है।

सीओ2 प्रकाश न्यूनीकरण उत्प्रेरकों में अनुसंधान का एक लोकप्रिय क्षेत्र यह है कि उपलब्ध प्रकाश बैंड को दृश्य स्पेक्ट्रम तक विस्तृत किया जाए और इन तरंगदैर्ध्य5,6की उपयोग क्षमता को बढ़ाया जाए . इसके बजाय, इस पांडुलिपि में, हम प्रकाश तीव्रता को बढ़ाने के द्वारा प्रतिक्रिया दर को बढ़ाने की कोशिश. के रूप में एक photocatalytic प्रतिक्रिया के ड्राइविंग बल सौर प्रकाश है, मूल विचार एकाग्रता प्रौद्योगिकी का उपयोग करने के लिए घटना सौर प्रकाश तीव्रता बढ़ाने के लिए है और इसलिए, प्रतिक्रिया दर में वृद्धि. यह ताप उत्प्रेरक प्रक्रिया के समान है, जहाँ ताप में वृद्धि करके अभिक्रिया दर को बढ़ाया जा सकता है। बेशक, तापमान प्रभाव असीम रूप से नहीं बढ़ाया जा सकता है, और इसी तरह प्रकाश की तीव्रता के साथ; इस शोध का एक प्रमुख लक्ष्य के लिए एक उपयुक्त प्रकाश तीव्रता या एकाग्रता अनुपात मिल रहा है.

यह पहला प्रयोग है कि ध्यान केंद्रित प्रौद्योगिकी का उपयोग करता है नहीं है. वास्तव में, इसका व्यापक रूप से सौर ऊर्जा और अपशिष्ट जल उपचार7,8 को ध्यान में लगाने में उपयोग किया गयाहै. बीच की लकड़ी के आराड जैसे जैव सामग्री को सौर रिएक्टर9,10में पायरोलाइज़ किया जा सकता है . कुछ पिछली रिपोर्टों में सीओ2 फोटोरिड11,12,13के लिए विधि का उल्लेख किया गया है . एक नमूने में उत्पाद की उपज में 50% की वृद्धि का प्रदर्शन किया गया जब प्रकाश की तीव्रता14से दोगुनी हो गई . हमारे समूह ने पाया है कि प्रकाश ध्यान केंद्रित करने की तीव्रता में 12 गुना वृद्धि के साथ CH4 उपज दर बढ़ा सकते हैं. इसके अतिरिक्त, प्रकाश को केंद्रित करके अभिक्रिया से पहले उत्प्रेरक का पूर्वउपचार ब्एच4 उपज दर15को और बढ़ा सकता है। यहाँ, हम विस्तार से प्रयोगात्मक प्रणाली और विधि का प्रदर्शन.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

चेतावनी: कार्रवाई से पहले कृपया सभी प्रासंगिक सामग्री सुरक्षा डेटा शीट्स (MSDS) से परामर्श करें। कई रसायन ज्वलनशील और अत्यधिक संक्षारक होते हैं। प्रकाश केंद्रित हानिकारक प्रकाश तीव्रता और तापमान बढ़ जाती है पैदा कर सकता है. इस तरह के व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण (सुरक्षा चश्मा, दस्ताने, प्रयोगशाला कोट, पैंट, आदि) के रूप में सभी उपयुक्त सुरक्षा उपकरणोंका उपयोग करें।

1. उत्प्रेरक तैयारी

  1. एनोडाइजेशन द्वारा TiO2 की तैयारी
    नोट: Anodization धातु पन्नी और दो काउंटर इलेक्ट्रोड के रूप में एक पीटी पन्नी का उपयोग करता है. दो इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रोलाइट में डाल रहे हैं. बिजली का उपयोग करना, एनोड साइट पर धातु पन्नी ऑक्सीकरण कर रहे हैं.
    1. एनएच4ब् के 0ण्3 ह और भ्2भ् 2 का 2 एमएल ग्लाइकोल को 200-एमएल बीकर में 100 एमएल में भंग करके इलेक्ट्रोलाइट बनाने के लिए एक उत्तेजक हो। एक 45 डिग्री सेल्सियस पानी स्नान में इलेक्ट्रोलाइट के साथ बीकर रखो.
    2. 25 x 25 मिमी करने के लिए कैंची के साथ तिवारी पन्नी (50 x 250 मिमी आकार) ट्रिम।
    3. सतह अशुद्धियों को दूर करने के लिए एक 7,000-मेश सैंडपेपर के साथ ती पन्नी की सतह को पॉलिश करें।
    4. एक volumetric फ्लास्क में ती पन्नी जलमग्न इथेनॉल के 15 एमएल युक्त, तो एसीटोन के 15 एमएल के साथ एक फ्लास्क, तो यह एक अल्ट्रासोनिक क्लीनर के साथ 15 मिनट के लिए इलाज। ती पन्नी बाहर ले लो, यह कुल्ला 3 - deionized पानी के साथ 5x, और यह इथेनॉल के 20 एमएल युक्त एक volumetric फ्लास्क में जगह है.
    5. एच2ओ के 10 एमएल, एचओ3के 5 एमएल, एच22के 3 एमएल , 1 एमएल 18% डब्ल्यूटी (एनएच2)2सीओ, और 1 एमएल 18% डब्ल्यूटी एनएच4एफ को पॉलिश करने के लिए 100-एमएल बीकर को 100-एमएल बीकर में भंग करें।
    6. इथेनॉल फ्लास्क से ती पन्नी बाहर ले लो, deionized पानी के साथ यह 3x कुल्ला, और यह 2 - 3 मिनट के लिए चमकाने समाधान में डाल दिया. तिवारी पन्नी निकालें और 3x के लिए deionized पानी के साथ धो लें.
    7. एक पीटी पन्नी (25 x 25 मिमी) को पकड़ने के लिए पूर्वनिर्धारित ती पन्नी और एक अन्य क्लिप को पकड़ने के लिए एनोड मगरमच्छ क्लिप का उपयोग करें। इलेक्ट्रोलाइट में एक दूसरे से 2 बउ की दूरी पर दो पन्नी आमने-सामने रखें। प्रत्यक्ष वर्तमान (डीसी) स्थिर वर्तमान शक्ति स्रोत चालू करें, 50 V करने के लिए वोल्टेज धुन, और 30 मिनट के लिए इलेक्ट्रोलिज़.
    8. Anodization समाप्त हो गया है के बाद, सत्ता बंद करो और TiO2 पन्नी बाहर ले
    9. एक volumetric फ्लास्क में ती पन्नी जलमग्न इथेनॉल के 15 एमएल युक्त, तो एसीटोन के 15 एमएल के साथ एक फ्लास्क, तो यह एक अल्ट्रासोनिक क्लीनर के साथ 15 मिनट के लिए इलाज। ती पन्नी बाहर ले लो, यह 3 कुल्ला - deionized पानी के साथ 5x, और यह एक 50-एमएल क्रूसिबल में जगह है.
    10. पन्नी को सूखने देने के लिए 12 डिग्री सेल्सियस पर एक ओवन में क्रूसिबल को 60 डिग्री सेल्सियस पर रखें।
    11. 2 डिग्री सेल्सियस/मिनट की हीटिंग दर के साथ 400 डिग्री सेल्सियस के लिए 400 डिग्री सेल्सियस के नीचे एक मफल भट्ठी में TiO2 पन्नी Calcin।

2. उत्प्रेरक टेस्ट और पीroduct विश्लेषण

  1. ध्यान केंद्रित प्रकाश के तहत उत्प्रेरक परीक्षण
    1. स्टेनलेस सिलेंडर के आकार के रिएक्टर (इनर व्यास $ 5.5 सेमी, मात्रा $ 100 एमएल) deionized पानी के साथ साफ तो यह 10 मिनट के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर एक ओवन में सूखी, अन्य कार्बन स्रोतों से कोई हस्तक्षेप सुनिश्चित करने के लिए।
    2. ओवन से रिएक्टर बाहर ले लो, 2 एमएल एच2हे, एक उत्तेजक, और एक उत्प्रेरक धारक (एक छोटे शेल्फ कि रिएक्टर में उत्प्रेरक रखती है) जोड़ें, और धारक के तल पर pores के साथ एक क्वार्ट्ज ग्लास डाल दिया (व्यास $ 2 सेमी) धारक के तल पर और TiO2 उत्प्रेरक (व्यास $ 1 सेमी) पर क्वार्ट्ज कांच के केंद्र. उत्प्रेरक सतह पर रिएक्टर दीवार पर एक खोलने के माध्यम से एक thermocouple रखो. धारक के शीर्ष पर एक फ्रेनल लेंस जोड़ें और एक क्वार्ट्ज ग्लास खिड़की के साथ रिएक्टर सील.
    3. रिएक्टर को विद्युत चुम्बकीय उपकरण पर रख ें। नाइट्रोजन के साथ वायु जकड़न की जाँच करें (छ2)।
    4. सीओ2 फ़ीड (99.99%) एक जन प्रवाह नियंत्रक (MFC) के माध्यम से रिएक्टर में और रिएक्टर फ्लश कम से कम 3x रिएक्टर में गैस को बदलने के लिए सीओ2.
    5. रिएक्टर के ऊपर सीधे Xe दीपक 2 सेमी रखें, Xe दीपक शक्ति खोलने के लिए और 15 ए के लिए अपनी वर्तमान समायोजित, और प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए चुंबकीय उत्तेजक स्विच पर बारी।
    6. उत्प्रेरक सतह पर और गैस में तापमान परिवर्तन रिकॉर्ड.
  2. उत्पाद विश्लेषण
    1. एक गैस क्रोमैटोग्राफी (जीसी) का उपयोग कर उत्पाद का विश्लेषण हर 1 एच, जो एक लौ आयनित डिटेक्टर (एफआईडी) और एक केशिका स्तंभ (सामग्री की तालिकादेखें) सी1-सी6 हाइड्रोकार्बन के जुदाई के लिए से सुसज्जित है।
    2. बाह्य मानक पंक्ति विधि द्वारा उत्पादों की संख्या की गणना करें। उत्पाद की मात्रा निर्धारित करने से पहले,मीथेन (CH 4) का एक मानक वक्र का निर्माण करें।
  3. pretreatment के साथ प्रकाश ध्यान केंद्रित के तहत उत्प्रेरक परीक्षण
    नोट: यह प्रक्रिया 2.1 के समान है, जिसमें उल्लेख किए गए अंतर हैं.
    1. चरण 2.1.1 में के रूप में रिएक्टर धो लें।
    2. एच 2 ओ जोड़ने के बिना छोड़कर,चरण 2.1.2 में के रूप में रिएक्टर इकट्ठा।
    3. कदम 2.1.3 में के रूप में हवा जकड़न की जाँच करें.
    4. प्रीट्रीटमेंट गैस (जैसे वायु, एन2 और एच2ओ) को एक एमएफसी के माध्यम से रिएक्टर में खिलाएं और रिएक्टर को शुद्ध प्रीउपचार गैस बनाने के लिए लगातार तीन बार गैस का आदान-प्रदान करें।
    5. चरण 2.1.5 में दीपक को समायोजित करें।
    6. हवा के वातावरण में 1 एच के लिए प्रकाश (10 ध्यान केंद्रित अनुपात) रोशनी के तहत उत्प्रेरक रखें, तो pretreatment खत्म करने के लिए Xe दीपक और चुंबकीय उत्तेजक बंद कर देते हैं।
    7. सीओ2 फ़ीड (99.99%) रिएक्टर में के रूप में कदम 2.1.4 में.
    8. दीवार के खुलने से रिएक्टर में 2 एमएल एच2ओ इंजेक्शन। चरण 2.1.5 के रूप में प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए Xe दीपक और चुंबकीय उत्तेजक शक्ति खोलें।
    9. चरण 2.1.6 के रूप में तापमान परिवर्तन रिकॉर्ड करें।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

मूल photocatalytic रिएक्टर प्रणाली मुख्य रूप से दो घटक, एक Xe दीपक और एक स्टेनलेस सिलेंडर रिएक्टर शामिल हैं. ध्यान केंद्रित प्रकाश रिएक्टर प्रणाली के लिए, हम एक फ्रेनेल लेंस और एक उत्प्रेरक धारक जोड़ा, जैसा कि चित्र 1में दिखाया गया है. फ्रेनल लेंस का प्रयोग प्रकाश को छोटे क्षेत्र में संकेंद्रित करने के लिए किया जाता है। के रूप में प्रकाश केंद्रित किया गया है, उत्प्रेरक एक जलाया क्षेत्र में रखा जाना चाहिए; इसलिए, उत्प्रेरक डिस्क आकार में किया जाता है, और एक धारक इस क्षेत्र में उत्प्रेरक पकड़ करने के लिए प्रयोग किया जाता है।

जब anodization विधि का इस्तेमाल किया गया था, TiO2 नैनोट्यूब सरणियों की एक परत पन्नी पर फार्म का होगा. चित्र 2 कुछ लक्षणाकरण परिणाम प्रदर्शित करता है. हालांकि, अधिक महत्वपूर्ण बात, TiO2 सरणियां या अन्य अर्धचालकों को तोड़ने के बिना विभिन्न आकारों की डिस्क में आसान काटने के लिए पन्नी पर छड़ी सकता है.

हमने ध्यान केंद्रित करते हुए प्रकाश के अंतर्गत तैयार TiO2 और अन्य अर्धचालकों के उत्प्रेरक प्रदर्शन का परीक्षण किया है। चित्र 3 विभिन्न सांद्रता अनुपातों के अंतर्गत विकिरण समय की तुलना में CH4 उपज के विशिष्ट परिणाम प्रदर्शित करता है (उत्प्रेरक के क्षेत्र में प्रकाश स्रोत के क्षेत्र का अनुपात).। विभिन्न उत्प्रेरकों पर मीथेन की प्रतिक्रिया दरों में काफी सुधार किया गया था। TiO2के मामले में , अधिकतम मीथेन उत्पादन दर 34.56 [मोल ] जीकैटा-1$h-1तक पहुंच गई . फे23के मामले में , अधिकतम मीथेन उत्पादन दर19.15डिग्री सेल्सियस तक पहुंच गई , जो प्रकृति प्रकाश15के अंतर्गत लगभग 18 गुना है . यदि उत्प्रेरक उपयुक्त गैस (वायु) के साथ pretreated है, मीथेन उत्पादन दर आगे बढ़ाया जा सकता है. प्रभाव सतह गुणों में परिवर्तन से माना जाता है, लेकिन अधिक अनुसंधान के लिए यह साबित करने की जरूरत है.

Figure 1
चित्र 1: सीओ2की प्रकाश उत्प्रेरकीय कमी के लिए प्रकाश रिएक्टर प्रणाली को केंद्रित करना। (ए) सेट अप की तस्वीर. (बी) सेट-अप का स्केमेटिक। 1 ] Xe दीपक, 2 ] tuartz ग्लास खिड़की, 3 ] फ्रेनल लेंस, 4 ] धारक, 5 ] photocatalist, 6 ] स्टेनलेस स्टील रिएक्टर, 7 ] एच2ओ, और 8 ] चुंबकीय उत्तेजक. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्र 2: एक्स-रे विवर्तन (XRD, बाएँ) और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (SEM, दाएँ) TiO2 के anodization द्वारा. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्र 3: विभिन्न सांद्रता अनुपात (CR) पर CH4 उपज के लिए प्रतिनिधि परिणाम। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

केंद्रित प्रकाश प्रकाश घटना क्षेत्र को कम कर देता है और उत्प्रेरक को पकड़ने के लिए एक डिस्क के आकार का उत्प्रेरक या एक तथाकथित फिक्स्ड-बेड रिएक्टर के उपयोग की आवश्यकता होती है। चूंकि प्रकाश स्रोत आमतौर पर एक गोल आकार का दीपक है, उत्प्रेरक का आकार भी गोल होना चाहिए। एक गोल डिस्क प्राप्त करने के लिए, यह powder को एक डिस्क में tableting द्वारा या anodization द्वारा एक ऑक्साइड में धातु पन्नी बदलने के लिए प्रेस करने के लिए संभव है. एनोडीकरण विधि धातु को ऑक्साइड अर्धचालक में ऑक्सीकृत करने के लिए विद्युत का उपयोग करती है। धातु अग्रदूत के रूप में पहले से ही एक चादर या पन्नी है, यह इसे तोड़ने के बिना ऑक्सीकरण के बाद और अधिक आसानी से छंटनी की जा सकती है.

एक और पहलू है कि विचार करने की जरूरत है तीव्रता माप है. हम एकाग्रता के बाद प्रकाश तीव्रता नहीं दिया है क्योंकि प्रकाश तीव्रता के एक वाणिज्यिक डिटेक्टर का उपयोग कुछ सीमाएं हैं. इस तरह के एक डिटेक्टर अक्सर एक बड़ी सतह क्षेत्र है (आईडी - 1 सेमी) और एक दीवार इसे बचाने के लिए, जो भी प्रकाश के बहुत ब्लॉक जब यह ध्यान केंद्रित प्रकाश को मापने के लिए प्रयोग किया जाता है. इसके अलावा, जब ध्यान केंद्रित अनुपात बड़ा है, Xe दीपक के छोटे आकार (जो अक्सर 5 सेमी की एक आईडी है) एक बहुत छोटे क्षेत्र है, जो डिटेक्टर क्षेत्र से छोटा हो सकता है करने के लिए प्रकाश ध्यान केंद्रित करेंगे. इसलिए, आगे ध्यान केंद्रित प्रकाश तकनीक की जांच करने के लिए, बड़े आकार के लैंप का इस्तेमाल किया जाना होगा और तीव्रता डिटेक्टर में सुधार करना होगा.

यहाँ प्रस्तुत प्रोटोकॉल के कार्यान्वयन के बाद, CH4 उपज दर स्पष्ट रूप से एक उपयुक्त एकाग्रता अनुपात का उपयोग कर बढ़ाया गया था, जिसका अर्थ है कि केंद्रित प्रकाश कर सकते हैं, कुछ हद तक, उत्प्रेरक की मात्रा को कम. बेशक, एक उच्च प्रकाश तीव्रता हमेशा एक उत्प्रेरक प्रदर्शन के लिए फायदेमंद नहीं है; वहाँ एक इष्टतम एकाग्रता अनुपात है. कई कारकों इष्टतम एकाग्रता अनुपात की उपस्थिति के लिए योगदान कर सकते हैं. यह ज्ञात है कि प्रकाश उत्प्रेरकप्रतिक्रियाओं के लिए, प्रकाश तीव्रता का अभिक्रिया क्रम अक्सर कम हो जाता है जब तक कि प्रकाश की तीव्रता बढ़ जाती है, जब तक कि यह शून्य तक नहीं पहुंच जाती। उच्च तीव्रता भी तेजी से पीढ़ी और ई के पुनर्संयोजन का कारण बनता है--h+ जोड़े.

संक्षेप में प्रस्तुत करने के लिए, हम सीओ2 photoरिश व्यवहार में सुधार करने के लिए एक ध्यान केंद्रित प्रकाश विधि का प्रदर्शन किया है. उत्प्रेरक राशि को कम करने और प्रतिक्रिया दर में वृद्धि के अर्थ को ध्यान में रखते हुए, विधि एच2व् के प्रकाश उत्प्रेरक अपघटन के लिए उपयोगी हो सकती है, सीओ2की कमी , और वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों की गिरावट (वीओसी) के तहत असली सूरज की रोशनी. वर्तमान में, वास्तविक सूर्य के प्रकाश के तहत फोटोकैटेलिसिस पर कुछ अध्ययन कर रहे हैं, और उपज बहुत कम है। एकाग्रता काफी रिएक्टर की मात्रा को कम करने और लागत को बचाने कर सकते हैं; इसके अलावा, यह प्रकाश की तीव्रता और तापमान में वृद्धि कर सकते हैं और, इस प्रकार, बहुत photocatalytic दक्षता में सुधार, लेकिन यह सूर्य के प्रकाश की आवाजाही के विचार में एक स्वत: सौर ट्रैकिंग प्रणाली जोड़ने के लिए आवश्यक हो सकता है.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

लेखकों को खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.

Acknowledgments

यह काम चीन के प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (सं. 21506194, 21676255) द्वारा समर्थित है।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Ti foil, 99.99% Hebei Metal Technology Co., Ltd.
Pt foil, 99.99% Tianjin Aida Henghao Technology Co., Ltd.
Ammonium fluoride, 98% Aladdin A111758 Humidity sensitive
Glycol, >99.9% Aladdin E103323
Anhydrous ethanol,>99.9% Aladdin E111977 Flammable
Acetone, >99.5% Hangzhou Shuanglin Chemical Co., Ltd. 200-662-2 Irritating smell
Nitric acid, 65.0%-68.0% Hangzhou Shuanglin Chemical Co., Ltd. 231-714-2 Humidity sensitive
Hydrogen peroxide, 30 wt. % in H2O Aladdin H112515 Strong oxidative
Urea, 99% Aladdin U111897
De-ionized water, 99.00% Laboratory made
Xe lamp, CELHXF300/CELHXUV300 Beijing Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd.
Stainless cylinder reactor, CEL-GPPC Beijing Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd.
Fresnel lens, MYlens Meiying Technology Co., Ltd.
7000 mesh sandpaper Zibo Taichuan Abrasives Co., Ltd.
Ultrasonic cleaner, SK2210HP Shanghai Kedao Ultrasonic Instrument Co., Ltd.
Thermostatical water bath, DF-101S Boncie Instrument Technology Co., Ltd.
Alligator clip Guangzhou Rongyu Co., Ltd.
DC constant voltage source, DY-150V 2A Shanghai Anding Electric Co., Ltd.
Muffle furnace, KSL-1200X Hefei Kejing Materials Technolgy Co., Ltd.
Quartz glass Lianyungang Weida Quartz Products Co., Ltd.
Thermocouples, WRNK-191K Feiyang Electric Accessories Co., Ltd.
Electronmagnetic stirrer, 85-2 Shanghai Zhiwei Electric Appliance Co., Ltd.
Vacuum pump,SHB-IIIA Henan Province Taikang science and education equipment factory
Gas Chromatograph, GC2014 SHIMAPZU
HT-PLOT Q capillary column Hychrom
Optical power meter,CEL-NP2000 Beijing Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd.
Electronic scale, JJ124BC Shanghai Jingtian Electronic Instrument Co., Ltd.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Cite this Article

Fang, X., Gao, Z., Lu, H., Zhu, Q., Zhang, Z. CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light. J. Vis. Exp. (148), e58661, doi:10.3791/58661 (2019).More

Fang, X., Gao, Z., Lu, H., Zhu, Q., Zhang, Z. CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light. J. Vis. Exp. (148), e58661, doi:10.3791/58661 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter