12.05.2021 - Dalian Institute of Chemical Physics

Neues Verfahren steigert die Synthesegaserzeugung aus Biopolyolen

Einfaches Verfahren zur Erhöhung der photokatalytischen Effizienz

Die photokatalytische Biomasseumwandlung ist ein idealer Weg zur Erzeugung von Synthesegas (H2 und CO) über C-C-Bindungsspaltung, die durch Wasserstoffabstraktion der O/C-H-Bindung initiiert wird. Der Mangel an effizientem Elektronen-Protonen-Transfer begrenzt jedoch seine Effizienz. Die Vergasung von Biomasse zu Synthesegas muss bei hohen Temperaturen (400-700 °C) betrieben werden.

Kürzlich hat eine Gruppe um Prof. WANG Feng vom Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) der Chinese Academy of Sciences (CAS) in Zusammenarbeit mit Prof. WANG Min von der Dalian University of Technology eine neue Methode vorgeschlagen, um die photokatalytische Umwandlung von Biopolyolen in Synthesegas bei Raumtemperatur mit hoher Effizienz zu realisieren.

Die Forscher präparierten einen mit Sulfat-Ionen modifizierten CdS-Katalysator ([SO4]/CdS) an der Oberfläche, der gleichzeitig den Elektronen- und Protonentransfer erhöhen konnte und so die Erzeugung eines Synthesegasgemisches aus Biopolyolen mit hoher Aktivität und Selektivität ermöglichte.

In-situ-Charakterisierungen in Kombination mit theoretischen Berechnungen zeigten, dass das Oberflächen-Sulfat-Ion [SO4] bifunktional war und als Protonenakzeptor diente, um den Protonentransfer zu fördern, und das Oxidationspotential des Valenzbandes erhöhte, um den Elektronentransfer zu verbessern.

Im Vergleich zu unbehandeltem CdS zeigte [SO4]/CdS eine 9-fach höhere CO-Erzeugungsrate und eine 4-fach höhereH2-Erzeugung. Durch diese Methode konnte eine breite Palette von Zuckern, wie Glukose, Fruktose, Maltose, Saccharose, Xylose, Laktose, Insulin und Stärke, leicht in Synthesegas umgewandelt werden.

Diese Studie zeigt den entscheidenden Effekt des Oberflächen-Sulfat-Ions auf den Elektronen-Protonen-Transfer in der Photokatalyse und bietet eine einfache Methode zur Steigerung der photokatalytischen Effizienz.

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