Американские исследователи предложили новый способ синтеза CO из CO₂ при комнатной температуре. Метод поможет снизить выбросы углекислого газа в атмосферу, а кроме того, уменьшить затраты на производство жидких углеводородов и других химических веществ, используемых в промышленности. Статья опубликована в журнале Nature Materials.

Исследователи из Национального института стандартов и технологий США и их коллеги разработали новый способ утилизации углекислого газа (CO₂). В обычной химической реакции используется твердый углерод, который захватывает один из атомов кислорода в газообразном CO₂, восстанавливая его до монооксида углерода (CO). Однако это преобразование обычно требует температуры не менее 700 °C.

Вместо тепла исследователи использовали энергию, полученную от коллективных колебаний свободного электронного газа — локализованных поверхностных плазмонов, которые перемещались по отдельным наночастицам алюминия. Исследователи вызывали колебания, возбуждая наночастицы лучом электронов. Они были нанесены на слой графита и передавали ему энергию. В присутствии углекислого газа графит захватывал атомы кислорода и превращал его в CO. Таким образом команде удалось избавиться от CO₂, не прибегая к увеличению температуры до огромных значений.

Новый метод не только экономит энергию, но и использует алюминий, дешевый и доступный металл. Ядовитый CO, получаемый в результате реакции, легко соединяется с водородом с образованием метана и этанола, которые часто используются в промышленности.

Чтобы система смогла удалять углекислый газ из выхлопных газов электростанций, работающих на ископаемом топливе, которые являются основным источником выбросов CO₂ в атмосферу, необходимо увеличить ее масштабы. Для этого для возбуждения поверхностных плазмонов вместо электронного можно использовать световой луч. На трубы электростанций можно поместить прозрачные корпуса, содержащие наночастицы углерода и алюминия. Световые лучи будут активировать колебания, которые будут преобразовывать выхлопные газа, проходящие через устройство, удаляя из них CO₂.

Результаты работы даже предлагают новый путь для множества других химических реакций, которые требуют больших энергетических затрат. Теперь эти реакции можно будет проводить при обычной температуре и давлении с использованием плазмонных наночастиц.