Các nhà nghiên cứu đã kết hợp hạt nano vàng với hạt nano đồng để tạo thành thể lai, giúp xúc tác cho việc giảm thiểu CO2.
Đồng là một trong những kim loại có thể biến CO2 thành nhiên liệu hydrocacbon năng lượng thấp. Khi được đưa vào một điện cực có dòng điện kích thích, đồng hoạt động như một chất xúc tác mạnh, tạo ra một phản ứng điện hoá với CO2, biến khí nhà kính này thành metan hoặc metanol. Nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới đã nghiên cứu tiềm năng này của đồng để tạo ra một phương pháp tái chế hiệu quả CO2 phát thải từ nhà máy điện. Thay vì thải ra ngoài không khí, CO2 sẽ được truyền qua một chất xúc tác đồng và trở thành khí metan.
Tuy nhiên, đồng dễ dàng bị oxy hoá, là kim loại không ổn định nên có thể làm chậm đáng kể phản ứng với CO2 và tạo ra các sản phẩm phụ không mong muốn như CO và axit fomic.
Hiện nay, các nhà nghiên cứu tại Viện Kỹ thuật Massachuset đã đưa ra một giải pháp có thể làm giảm năng lượng cần thiết để đồng chuyển hoá CO2, đồng thời làm cho kim loại này ổn định hơn nhiều. Nhóm nghiên cứu đã tạo ra các hạt nano đồng rất nhỏ trộn với hạt vàng, có khả năng chống ăn mòn và quá trình oxy hoá. Trong thí nghiệm, họ đã phủ các hạt lai này lên các điện cực và thấy rằng để phản ứng với CO2 các hạt này cần ít năng lượng hơn các hạt nano đồng nguyên chất.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Chemical Communication. Để tạo ra các hạt nano này, Hamad Schiffet và các đồng nghiệp tại MIT đã trộn lẫn muối có chứa vàng vào dung dịch muối đồng. Sau đó gia nhiệt cho dung dịch trên, tạo ra các hạt nano hợp chất đồng- vàng. Tiếp theo, họ cho các hạt này qua một loạt phản ứng, biến dung dịch hỗn hợp thành bột, có thể sử dụng để phủ lên điện cực loại nhỏ.
Để kiểm tra phản ứng của các hạt nano, các nhà nghiên cứu đã đặt điện cực trên vào một cốc chứa dung dịch và đưa các bọt khí có CO2 vào. Đưa một dòng điện áp nhỏ vào điện cực và đo dòng điện tạo ra trong dung dịch. Nếu các phân tử CO2 đang phản ứng với tại các điểm trên điện cực, và sau đó thoát ra để các phân tử khác vào phản ứng tại các điểm đó, dòng điện sẽ xuất hiện khi đạt đến một điện thế nhất định. Nếu các phân tử CO2 duy trì tại các điểm trên điện cực, phản ứng sẽ chậm, đồng thời sẽ không xuất hiện dòng điện.
Đến nay, nhóm nghiên cứu đã xác định được hiệu quả hoạt động của các hợp chất với các tỉ lệ khác nhau như 1 vàng: 2 đồng, 2 vàng: 1 đồng
Theo Hamad Schifferli, trên quy mô công nghiệp, lớp phủ có chứa vàng có thể coi là đắt tiền. Tuy nhiên, phần năng lượng tiết kiệm được và tiềm năng tái sử dụng các điện cực này có thể cân bằng chi phí ban đầu đó.
Hoahocngaynay.com
Nguồn NASATI/Phys.org
