PROPHECY - Prozesskonzepte für die photokatalytische CO2-Reduktion verbunden mit Life-Cycle-Analysis
Beschreibung
Durch photokatalytische CO2-Reduktion unter Verwendung potentiell nachhaltig gewinnbarer Additive soll eine neue Rohstoffbasis erschlossen werden, indem CO2 als Rohstoff für C1+x-Chemikalien in einem solar betriebenen Recyclingprozess nutzbar gemacht wird. Eine Erhöhung der (Gesamt-)Produktausbeute um mehrere Größenordnungen ist das vorrangige Ziel, da im Hinblick auf eine Wertsteigerung ausgehend vom Abfallprodukt CO2 die genaue chemische Beschaffenheit der Produkte von untergeordneter Bedeutung ist. Angestrebte Produkte sind Methan, Synthesegas (CO+H2) und C1+x- Kohlenwasserstoffe.
In diesem Rahmen wurde im Fachgebiet Technische Chemie an der TU Berlin ein neues Photoreaktorsystem für die photokatalytische Trockenreformierung von CO2 und CH4 entworfen und gebaut. Dafür erfolgte zunächst der Aufbau eines Photoreaktors für Temperaturen bis zu 600 °C. Durch die Photokatalyse soll die Reaktion nicht nur beschleunigt, sondern auch die thermodynamische Limitierung überwunden werden.
Da photokatalytische Reaktionen einen energetisch angeregten Zustand durchlaufen und die Reduktion und Oxidation somit räumlich getrennt ablaufen, ist jede der beiden Teilreaktionen für sich betrachtet thermodynamisch begünstigt. Die lichtgetriebene Reaktion kann somit bei einer Temperatur erfolgen, bei der die Rückreaktion kinetisch gehemmt ist. Es wurden stationäre und transiente Experimente mit variablen Gaszusammensetzungen und der Zugabe von Zwischenprodukten und Produkten untersucht und die Machbarkeit von lichtgetrieben endothermen Reaktionen gezeigt.
Laufzeit: 01.04.2017 – 29.02.2020
Website:CO2Net+
Projektpartner
Prof. Reinhard Schomäcker (TU Berlin)
Prof. Jennifer Strunk (LIKAT, Rostock)
Prof. Michael Wark (Uni Oldenburg)
Dr. Andreas Patyk (KIT ITAS, Karlsruhe)
Förderung
CO2Plus – Stoffliche Nutzung von CO2 zur Verbreiterung der Rohstoffbasis
Fördermaßnahme des Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Dr. Minoo Tasbihi
Publikationen
L. Abdolvahabpour Nobijari, M. Schwarze, M. Tasbihi. Photocatalytic Degradation of Phenol using Photodeposited Pt Nanoparticles on Titania. J. Nanosci. Nanotechnol., 20 (2020) 1056.
M. Tasbihi, M. Schwarze, M. Edelmannová, C. Spöri, P. Strasser, R. Schomäcker. Photocatalytic reduction of CO2 to hydrocarbons by using photodeposited Pt nanoparticles on carbon-doped titani., Catal. Today, 328, 8 (2018).
M. Tasbihi, F. Fresno, U. Simon, I. J. Villar-García, V. Pérez-Diested, C. Escuderod, V. A. de la Peña O’Shea. On the selectivity of CO2 photoreduction towards CH4 using Pt/TiO2 catalysts supported on mesoporous silica. Appl. Catal. B: Environ. 239, 68 (2018).
M. Tasbihi, K. Kočí, M. Edelmannová, I. Troppová, M. Reli, R. Schomäcker. Pt/TiO2 photocatalysts deposited on commercial support for photocatalytic reduction of CO2. J. Photochem. Photobiol. A. Chem., 366, 72 (2018).
R. Tchinda, M. Schwarze, R. Schomäcker, M. Tasbihi, Comparison of commercial nanosized titania particles for the degradation of diclofenac. J. Nanosci. Nanotechnol. 18, 7960 (2018).
M. Tasbihi, A. Acharjy, A. Thomas, M. Reli, N. Ambrožová, K. Kočí, R. Schomäcker. Photocatalytic CO2 reduction by mesoporous polymeric carbon nitride photocatalysts. J. Nanosci. Nanotechnol. 18, 5636 (2018).
M. Tasbihi, K: Kočí, I. Troppová, M. Edelmannová, M. Reli, L. Čapek, R. Schomäcker. Photocatalytic reduction of carbon dioxide over Cu/TiO2 photocatalysts. Environ. Sci. Pollut. Res., 25 (35), 34903, DOI: 10.1007/s11356-017-0944-8 (2017).