Российские ученые из Сколтеха, Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН и Томского политехнического университета разработали новый эффективный катализатор для переработки углекислого газа в метан с помощью света.
Катализатор представляет собой композит на основе диоксида титана и высокоэнтропийного карбида — нового класса материалов, состоящих из четырех-пяти различных металлов и углерода. Особенностью данного карбида является способность выдерживать экстремальные температуры и высокие плотности энергии. Он был синтезирован в ТПУ оригинальным безвакуумным электродуговым методом, который позволяет получать материалы в атмосферных условиях без сложного вакуумного оборудования.
Исследования показали, что композитный катализатор с содержанием 10% высокоэнтропийного карбида в семь раз увеличивает выход метана в реакции фотокаталитического восстановления CO₂ под действием видимого света по сравнению с обычным диоксидом титана. Эффективность объясняется улучшенным поглощением света, образованием гетеропереходов между компонентами и большим количеством активных центров на поверхности карбида. Это было подтверждено как экспериментами, так и цифровым моделированием, которое выявило уникальные электронные и адсорбционные свойства материала.
Полученные результаты открывают перспективы для создания более эффективных и доступных технологий утилизации углекислого газа и производства экологичного топлива. Работа опубликована в научном журнале Materials Today Energy.