Trong khi cố gắng tìm chuỗi phản ứng hóa học phức tạp nhằm biến CO2 thành nhiên liệu có ích, các nhà khoa học Mỹ đã phát hiện ra chất xúc tác nano rhodium có thể đẩy nhanh tốc độ phản ứng hai hợp chất carbon dioxide (CO2) và hydrogen (H2) dưới ánh sáng tím.

Rhodium được biết đến là kim loại chuyển tiếp cứng, bền màu trắng bạc khá hiếm được sử dụng như một chất xúc tác trong các phản ứng hóa học, như bào chế thuốc, chất tẩy rửa, sản xuất phân bón. Tuy nhiên, Rhodium thường cung cấp quá nhiều năng lượng kèm phản ứng nhiệt không cần thiết làm sản sinh một lượng không nhỏ các tạp chất không mong muốn.

Các hạt nano Rhodium được quan sát dưới kính hiển vi. (Ảnh: Xiao Zhang).

Trong hai thập kỷ qua, các nhà khoa học đã khám phá ra một phương pháp mới và hữu ích có thể loại bỏ các hợp chất không mong muốn bằng cách biến những mảnh kim loại Rhodium thành những hạt nano thông qua phản ứng plasmon.

Giáo sư vật lý Henry Everitt tại Đại học Duke cho biết "Phương pháp này rất hiệu quả, các hạt nano kim loại dưới phản ứng plasmon hoạt động như các ăng-ten nhỏ có thể hấp thụ ánh sáng nhìn thấy hoặc tia cực tím có khả năng tạo ra một điện trường mạnh”.

Xiao Zhang – một nhà khoa học tại phòng thí nghiệm Jie Liu đã điều chế Rhodium thành các hạt nano nhằm tối ưu hóa khả năng hấp thụ ánh sáng tử ngoại. Sau đó, ông cho hợp chất carbon dioxide (CO2) và hydrogen (H2) qua các hạt nano rhodium đã được làm nóng tới 300 độ C.

Phản ứng kết thúc thu được khí methane (CH4) và carbon monoxide (CO).Để loại bỏ tạp chất, ông đã  thay ánh sáng thường bằng ánh sáng tím,và ông đã rất kinh ngạc khi thấy carbon dioxide (CO2)và hydrogen (H2) có thể phản ứng ở nhiệt độ phòng, hơn nữa hợp chất cuối cùng chủ yếu là methanne (CH4), hoàn toàn không còn carbon monoxide (CO).

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Duke đã phát hiện ra chất xúc tác nano rhodium (màu xanh) dưới ánh sáng cực tím có thể chuyển đổi khí carbon dioxide (CO2) thành khí methane (CH4) - một hợp thành tạo thành nhiều loại nhiên liệu khác nhau. (Ảnh: Chad Scales)

“Bằng cách kiểm soát có chọn lọc các phản ứng hóa học, chúng ta có thể tạo ra những sản phẩm mong muốn với rất ít hoặc không có các tạp chất phụ. Đây là yếu tố quan trọng trong việc xác định chi phí và tính khả thi của các phản ứng ở quy mô công nghiệp”, Zhang nói thêm

Chính bởi lợi ích quan trọng của khí metan trong quá trình sản xuất băng cháy, mà các nhà khoa học Mỹ đã không ngừng nghiên cứu nhằm chuyển hóa CO2 thành nguồn năng lượng hữu ích. Điều này đồng nghĩa với việc tạo ra nguồn nhiên liệu dồi dào trên trái đất, triệt tiêu tối đa lượng khí thải các-bon gây hiệu ứng nhà kính và giảm thiểu các thảm họa từ biến đổi khí hậu toàn cầu.

Trần Thanh Nga (Nguồn: Phys)