Nad katalizatorem, który przy wykorzystaniu promieniowania słonecznego będzie redukował dwutlenek węgla do prostych związków chemicznych, pracuje polsko-niemieckie konsorcjum badawcze, którego liderem jest Politechnika Krakowska. Projekt uzyskał finansowanie w ramach konkursu OPUS 22 + LAP/Weave.
To jedno z 15 polsko-niemieckich przedsięwzięć wyłonionych w konkursie OPUS 22 + LAP/Weave. Dotyczy jednego z największych współczesnych wyzwań w walce o powstrzymanie kryzysu klimatycznego – redukcji emisji dwutlenku węgla z procesów energetycznych. Globalny problem współczesnej energetyki wywołany jest nie tylko zmniejszeniem się zasobów głównych źródeł energii, ale i degradacją środowiska m.in. poprzez ogromną emisję do atmosfery gazów cieplarnianych, w tym dwutlenku węgla (CO2).
Wymusza to poszukiwanie alternatywnych – wobec naturalnego procesu fotosyntezy – rozwiązań służących obniżeniu stężenia CO2. Jednym z nich może być odnalezienie katalizatora, który przy wykorzystaniu promieniowania słonecznego, będzie redukował dwutlenek węgla do prostych związków chemicznych. Nad opracowaniem substancji, która przyśpieszy przebieg takiej reakcji chemicznej, będziemy pracować w tym projekcie – wyjaśnia dr hab. inż. Katarzyna Matras-Postołek, prof. PK.
Badaczka z Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej PK pokieruje polsko-niemieckimi badaniami nad nanoklastrami ZnTe o tzw. wielkości magicznej jako platformą do wysokowydajnej redukcji chemicznej. Redukcja pod wpływem promieniowania słonecznego CO2 do CO lub innych związków chemicznych to proces przebiegający powoli. Można go usprawnić wykorzystując właśnie tellurek cynku (ZnTe), charakteryzujący się unikalnymi własnościami.
Jednak, aby ten związek mógł stać się użyteczny w procesie redukcji CO2, trzeba podnieść jego fotochemiczną stabilność. Celem projektu jest opracowanie syntezy i ocena możliwości zastosowania ZnTe w postaci nanoklastrów o tzw. rozmiarach „magicznych” jako efektywnego, wysokowydajnego katalizatora. Wstępne badania pokazały, że nanoklastry ZnTe o określonych, niewielkich liczbach atomów zwanych „magicznymi”, są zdecydowanie bardziej stabilne od przeciętnej nanocząsteczki – mówi naukowczyni PK.
Oprócz przygotowania i charakteryzacji takich nanoklastrów naukowcy opracują metody otrzymywania nanokompozytów, które zostaną sprawdzone pod względem możliwości zastosowania do fotokatalitycznej redukcji CO2 oraz N2. Za opracowanie nanoklastrów ZnTe oraz ich nanokompozytów odpowiada liderka konsorcjum dr hab. inż. Katarzyna Matras-Postołek z PK. Zespoły z Akademii Górniczo-Hutniczej (pod kierownictwem prof. Andrzeja Biernasika z Akademickiego Centrum Materiałów i Nanotechnologii) i Uniwersytetu Jagiellońskiego (pod kierunkiem prof. Jakuba Rysza z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej) zajmą się dogłębną analizą morfologii, składu i stanów chemicznych opracowanych materiałów. Z kolei po stronie niemieckiej (zespół prof. Michaela Bredola z Münster University of Applied Sciences) leży fotoelektrochemiczna charakteryzacja opracowanych nanomateriałów. Całkowita wartość polskich badań wynosi blisko 2 mln zł.
Program Weave, w ramach którego realizowany będzie projekt, został uruchomiony na początku 2021 r. Opiera się na wielostronnej współpracy między instytucjami finansującymi badania naukowe, skupionymi w stowarzyszeniu Science Europe. Konkurs OPUS 22 + LAP/Weave przeznaczony był dla naukowców na wszystkich etapach kariery.
źródło: PK