Высокоэнтропийный карбид увеличил эффективность фотокаталитического превращения CO2 в метан в семь раз

Фотокаталитическое восстановление углекислого газа в метан — одно из перспективных направлений для получения «зелёного» топлива. Но классические фотокатализаторы типа TiO2 не очень хороши из-за низкого поглощения видимого света и высокой скорости рекомбинации носителей заряда.

Учёные из Сколтеха, Института катализа СО РАН (Новосибирск) и Томского политеха  предложили использовать в качестве cокатализатора для TiO2 высокоэнтропийный карбид (HEC) HfTaZrNbTiC5. Это материал, в котором пять металлов распределены в одной кристаллической решётке. Расчёты показали, что поверхность HEC обеспечивает множество активных центров для адсорбции и активации CO2 и позволяет реализовать энергетически выгодный путь превращения CO2 в CH4.

Лучший результат показал композит 10% HEC/TiO2: скорость образования метана составила 3.5 мкмоль/(ч·г), что в 7 раз выше, чем у чистого TiO2. Селективность тоже сдвигается в сторону более энергоёмкого продукта — метана. Исследования подтвердили повышение поглощающей способности и образование гетероперехода между TiO2 и HEC, что улучшает разделение зарядов и продлевает их время жизни — и очень похоже, что в фотокатализе можно успешно использовать и другие карбиды.

Cтатья вышла в Materials Today Energy.

Источник: Пресс-служба ИК СО РАН