Lò phản ứng có hình dạng giống tế bào
Các nhà khoa học đã chế tạo một lò phản ứng nano nhỏ mô phỏng cấu trúc của tế bào sống để tạo ra hydro peroxide chỉ sử dụng ánh sáng mặt trời và nước. Lò phản ứng rỗng có lõi cadmium sulfide được phủ polydopamine. Nó kết hợp một khoang bẫy ánh sáng với lớp vỏ chuyển tiếp proton hoạt động cùng nhau để thúc đẩy phản ứng hóa học.
Nhóm nghiên cứu từ Viện Vật lý Hóa học Đại Liên thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã công bố kết quả trên Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ. Lò phản ứng đạt tốc độ quang hợp hydro peroxide là 3,24 milimol trên mỗi gam chất xúc tác mỗi giờ.
Tại sao hydro peroxide quan trọng
Hydro peroxide là một trong những hóa chất công nghiệp được sử dụng rộng rãi nhất. Nó xuất hiện trong tẩy trắng, khử trùng, xử lý nước và sản xuất điện tử. Sản xuất thông thường dựa vào các quy trình sử dụng nhiều năng lượng gắn liền với nhiên liệu hóa thạch, và hóa chất này thường được vận chuyển ở dạng cô đặc, tiềm ẩn nhiều rủi ro.
Việc sản xuất hydro peroxide tại chỗ từ ánh sáng mặt trời và nước sẽ loại bỏ phần lớn chi phí và nguy hiểm đó. Vì hệ thống mới chạy bằng ánh sáng khả kiến và nước, nó tránh được các hóa chất khắc nghiệt và đầu vào năng lượng cao.
Từ phòng thí nghiệm đến ứng dụng thực tế
Các nhà nghiên cứu đã nhúng lò phản ứng nano vào một hydrogel có thể tái chế. Họ nói rằng hệ thống dựa trên gel tiếp tục sản xuất hydro peroxide ổn định dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên ngoài trời, đưa công nghệ này vượt ra khỏi phạm vi phòng thí nghiệm.
Cách tiếp cận này là một bước tiến tới quang hợp nhân tạo, nơi các vật liệu kỹ thuật thu giữ ánh sáng mặt trời như lá cây. Nếu được mở rộng quy mô, các lò phản ứng chạy bằng ánh sáng mặt trời có thể sản xuất hydro peroxide tại địa phương và theo yêu cầu, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và vận chuyển nguy hiểm. Nhóm nghiên cứu cho biết các nguyên tắc thiết kế tương tự có thể được áp dụng cho các phản ứng hóa học khác, mở ra những con đường mới cho sản xuất sạch hơn.