Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la photosynthèse artificielle, comme la photoréduction du dioxyde de carbone au méthane. La technologie de concentration peut non seulement augmenter l’intensité lumineuse, mais aussi réduire la quantité de catalyseur ainsi que le volume du réacteur, tout en augmentant la température de réaction, augmentant ainsi le taux de réaction de photoréduction. Bien que cette méthode puisse donner un aperçu de la réduction photocatalytique du dioxyde de carbone, elle peut également être appliquée à d’autres systèmes tels que la concentration de l’énergie solaire et le traitement des eaux usées.
Pour préparer le dioxyde de titane par anodisation dissoudre 0,3 grammes de fluorure d’ammonium et deux millilitres d’eau en 100 millilitres de glycol dans un bécher de 200 millilitres avec un agitateur pour former l’électrolyte. Placez le bécher avec l’électrolyte dans un bain d’eau de 45 degrés Celsius. Couper la feuille de titane avec des ciseaux à 25 par 25 millimètres, puis polir la surface de papier d’aluminium de titane avec un papier de sable de 7000 mailles pour éliminer les impuretés de surface.
Submerger le papier d’aluminium dans un flacon volumétrique contenant 15 millilitres d’éthanol, puis un flacon avec 15 millilitres d’acétone. Maintenant, traitez le papier d’aluminium pendant 15 minutes avec un nettoyeur ultrasonique. Sortez le papier d’aluminium, rincez-le trois à cinq fois avec l’eau ionisée et placez-le dans une fiole volumétrique contenant 20 millilitres d’éthanol.
Préparez la solution de polissage dans un bécher de 100 millilitres tel que décrit dans le protocole texte. Maintenant, retirez le papier d’aluminium du flacon d’éthanol, rincez-le trois fois avec l’eau ionisée et mettez-le dans la solution de polissage pendant deux minutes. Retirer le papier d’aluminium et le laver avec l’eau ionisée trois fois de plus.
Utilisez un clip d’alligator anoïde pour tenir la feuille de titane prétraitée et un clip cathodique pour tenir une feuille de platine. Placez les deux feuilles face à face dans l’électrolyte à une distance de deux centimètres l’une de l’autre. Allumez la source d’énergie actuelle stabilisée à courant direct, réglez la tension à 50 volts et électrolysez pendant 30 minutes.
Une fois l’anodisation terminée, éteignez la puissance et sortez la feuille de dioxyde de titane. Submerger le papier d’aluminium dans un flacon volumétrique contenant 15 millilitres d’éthanol, puis transférer dans un flacon avec 15 millilitres d’acétone. Traiter le papier d’aluminium en titane pendant 15 minutes avec un nettoyeur à ultrasons.
Après le traitement, rincer la feuille de titane trois à cinq fois avec l’eau ionisée et la placer dans un creuset de 15 millilitres. Mettre le creuset au four à 60 degrés Celsius pendant 12 heures pour laisser sécher le papier d’aluminium. Une fois sec, calciner la feuille de dioxyde de titane dans un four à silencieux de moins de 400 degrés Celsius pendant deux heures avec un taux de chauffage de deux degrés Celsius par minute.
Pour effectuer des essais catalytiques sous lumière concentrée, nettoyez le réacteur en forme de cylindre inoxydable avec l’eau ionisée. Ensuite, séchez-le dans un four à 60 degrés Celsius pendant 10 minutes pour ne pas interférer avec d’autres sources de carbone. Après séchage au four, ajouter deux millilitres d’eau, un agitateur et un support catalyseur au réacteur.
Placer un verre à quartz avec des verser sur le fond du support et placer les catalyseurs de dioxyde de titane sur le centre du verre à quartz. Maintenant, placez le trou de tasse thermique par une ouverture dans le mur de réacteur et sur la surface de catalyseur. Ajouter une lentille Fresno sur le dessus du support et sceller le réacteur avec une fenêtre en verre à quartz.
Placez le réacteur sur l’appareil électromagnétique et vérifiez l’étanchéité de l’air avec de l’azote. Alimentez le dioxyde de carbone dans le réacteur à l’intermédiaire d’un contrôleur de débit de masse et rincez le réacteur au moins trois fois pour changer le gaz du réacteur en dioxyde de carbone. Placez la lampe Xénon à deux centimètres directement au-dessus du réacteur.
Puissance sur la lampe Xénon et ajuster son courant à 15 ampères, puis allumer le commutateur des agitateurs magnétiques pour démarrer la réaction. Enregistrez le changement de température à la surface du catalyseur et dans le gaz. Analyser le produit toutes les heures à l’aide d’une chromatographie gazeuse équipée du détecteur ionisé de flamme et d’une colonne capillaire pour la séparation des carbones hydroélectriques avec un à six carbones.
Calculez le nombre de produits selon la méthode de la ligne standard externe. Avant de quantifier le produit construire une courbe standard de méthane. Montré ici est un dispositif pour concentrer la réduction photocatalytique du dioxyde de carbone.
La caractérisation du catalyseur par XRD et SEM a montré que le catalyseur préparé était un nanotube typique d’oxyde de titane. Montré ici est le catalyseur sous la lumière naturelle. Sous la lumière de concentration le catalyseur montre un peu brillant.
Ici, le modèle de diffraction des rayons X est montré, après avoir concentré l’irradiation de la lumière, pour révéler des changements de structure cristalline. La cristallinité est clairement améliorée après réaction sous la lumière de concentration. Le rendement en méthane est mesuré sous lumière naturelle et sous lumière concentrée.
Les taux de réaction du méthane sur différents catalyseurs ont été considérablement améliorés dans les conditions de concentration. Le prétraitage du catalyseur avec du gaz approprié augmenterait encore le taux de production de méthane. Suivant cette procédure, d’autres méthodes comme la photocatalyse concentrée sous la lumière du soleil réelle peuvent être exécutées afin de répondre aux questions additionnées comme le fractionnement photocatalytique de l’eau, et la dégradation des composés organiques volatils sous la lumière du soleil réelle.
Après son développement, cette technique a ouvert la voie pour les chercheurs dans le domaine photocatalytique comment améliorer le comportement de photoréduction du dioxyde de carbone dans un système photochimique. N’oubliez pas que travailler avec la lumière concentrée peut être extrêmement dangereux et des précautions telles que googles doivent toujours être prises lors de l’exécution de cette procédure.
