Vật liệu mới biến không khí thành nhiên liệu và phân bón

Các nhà khoa học phát triển vật liệu 2D MXene có thể chuyển đổi thành phần trong không khí thành amoniac - nguyên liệu sản xuất phân bón, nhiên liệu sạch.

Vật liệu mới này do các nhà nghiên cứu tại Đại học Texas A&M phát triển. Với cấu trúc có thể điều chỉnh ở cấp độ nguyên tử, MXene được xem là chất xúc tác tiềm năng thay thế cho các vật liệu đắt đỏ hiện nay.

MXene là nhóm hợp chất gồm cacbua và nitride của kim loại chuyển tiếp, có thể xúc tác phản ứng điện hóa để tổng hợp amoniac từ không khí. Đặc tính hóa học độc đáo của MXene cho phép các nhà khoa học thay đổi thành phần và cấu trúc để tối ưu hiệu suất trong các ứng dụng năng lượng tái tạo.

Công trình, do các giáo sư Abdoulaye Djire và Perla Balbuena cùng nhóm nghiên cứu sinh thực hiện, được công bố trên Journal of the American Chemical Society. 

Nhóm tập trung vào việc mở rộng cách hiểu truyền thống về hoạt động của các vật liệu xúc tác kim loại chuyển tiếp, hướng tới khả năng sản xuất hóa chất và nhiên liệu từ nguồn tài nguyên dồi dào.

Hiệu suất của MXene phụ thuộc vào cách nguyên tử nitơ tương tác trong mạng tinh thể, yếu tố quyết định đến đặc tính dao động và khả năng xúc tác. Nhờ có thể tinh chỉnh các đặc tính này, MXene phù hợp cho nhiều ứng dụng năng lượng khác nhau và được đánh giá là lựa chọn đầy hứa hẹn so với các vật liệu điện xúc tác thông thường.

Nhóm nghiên cứu cũng sử dụng mô phỏng tính toán để hiểu cách dung môi tương tác với bề mặt MXene, đồng thời áp dụng phổ Raman để phân tích cấu trúc và phản ứng của nitơ trong mạng tinh thể. 

Những kết quả này giúp làm sáng tỏ cơ chế điện xúc tác và mở ra triển vọng kiểm soát quá trình tổng hợp amoniac ở cấp độ nguyên tử.

THEO TUOITRE