Araştırmacılar Amonyak Sentezinde İndirgeyici Reaktif Olarak Yeşil Çayı Kullandı
Araştırmacılar, yeşil çayın amonyak (NH3) sentezlemek için nanomalzemelerin hazırlanmasında indirgeyici bir reaktif olarak kullanılabileceğini göstermişlerdir. Toplu grafit karbon nitrür ile karşılaştırıldığında, optimal numune amonyak aktivitesine (2.627 mg/h/gcat) 2.93 kat fotokatalitik nitrat azalmasına sahipti ve NH3 seçiciliği %50.77’den %77.9’a yükseldiği sonucuna varmışlardır. Ekip, yaklaşımlarını 6 Eylül’de Energy Material Advances dergisinde yayınladı.
Yeşil çay çözeltisinde basit bir karıştırma ile bazı yüksek değerli demirler metallere indirgenebilmekte, bu da yarı iletkenlerin fotokatalitik aktivitesini önemli ölçüde iyileştirebilmektedir. Burada, atık yeşil çay poşetleri Ru3+‘ı (rutenyum) azaltmak için kullanılmıştır ve ilgili yazar, Su ve Atık Su Teknoloji Merkezi’nde (CTWW), İnşaat ve Çevre Mühendisliği Okulu Sidney Teknoloji Üniversitesi’nde (UTS) profesör Bing-Jie Ni’ye göre, optimize edilmiş örneğin fotokatalitik aktivitesi simüle güneş ışığı altında toplu grafitik karbon nitrürünkinin (g-C3N4) 2.93 katıydı.
Ni, “Şu anda amonyak esas olarak, gaz halindeki nitrojen ve su gazının katalizörlerin yardımıyla yüksek sıcaklık ve yüksek basınç altında amonyağa dönüştürüldüğü Haber-Bosch prosesi (yapay azot bağlanması işlemi) ile üretiliyor. Her yıl amonyak sentezi, küresel enerjinin yaklaşık %2’sini tüketerek ciddi karbondioksit emisyonuna yol açıyor. Bu nedenle, ortam koşulları altında yeşil bir amonyak sentezi geliştirmek acildir. Nitratı amonyağa dönüştürmek için güneş enerjisi kullanmak, yalnızca su kirleticisini ortadan kaldırmakla kalmayıp aynı zamanda yüksek değerli kimyasalları sentezleyebildiği için de büyük önem taşıyor.” dedi.
Ni ve ekibi, özellikle kimya mühendisliği ve çevre teknolojisi arasındaki arayüz olmak üzere yenilenebilir enerji üretimi alanında çalışıyor. Yenilenebilir kaynaklardan verimli enerji üretimine ulaşmak için yenilikçi ve sürdürülebilir teknolojik çözümler geliştirmek için bu disiplinlerin entegrasyonuna odaklanmış durumdalar.
Ni, “Ancak, nitratın amonyağa indirgenmesi, çok aşamalı sekiz elektronlu bir süreç olduğu için kinetik ve termodinamik açısından gerçekten zorlayıcıdır. Deneysel ve teorik çalışmalara dayanarak, rutenyumun grafitik karbon nitrüre eklenmesi yalnızca ışık emilimini, nitratın adsorpsiyonunu artırmakla kalmaz, aynı zamanda elektron çiftlerinin ayrılmasını da hızlandırır. Amonyak işlemine nitrat indirgemesinde hız belirleme adımı için termodinamik enerji bariyeri 0.75 eV’den az olarak hesaplanmıştır, bu da rakip hidrojen üretimi (0.98 eV) ve nitrojen oluşumundan (1.36 eV) çok daha düşüktür, bu da amonyak üretiminde tercih edilmesine yol açar.” diye açıklıyor.
Bu çalışmanın sonuçları ve bulguları, ortam koşullarında nitratı amonyağa indirgemek için metal partikül modifiye fotokatalistlerin kolay ve yeşil sentezi için yeni bir platform sağlayabilmektedir.
Kaynak: phys.org
