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SCIE
SCOPUS
Cost-effective and dynamic carbon dioxide conversion into methane using a CaTiO<sub>3</sub>@Ni-Pt catalyst in a photo-thermal hybrid system
저자
Lee, Jae Hyung ; Do, Jeong Yeon ; Park, No-Kuk ; Seo, Myung Won ; Ryu, Ho-Jung ; Hong, Jin-Pyo ; Kim, Yang Soo ; Kim, Seog. K. ; Kang, Misook
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2018
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
219-232(14쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>This research focuses on the synergy of converting carbon dioxide (CO<SUB>2</SUB>) into methane (CH<SUB>4</SUB>) by simultaneously introducing light and heat as dynamic sources to activate the catalyst. A CaTiO<SUB>3</SUB>@Ni-Pt catalyst, loaded with 30.0 wt.% Ni and 1.0 wt.% Pt on a perovskite CaTiO<SUB>3</SUB> support was introduced. The photo-thermal catalytic hybrid system has two features that distinguish it from other photo- or thermal-catalytic systems. First, unlike the CO<SUB>2</SUB> thermal-methanation reaction where CO<SUB>2</SUB> and H<SUB>2</SUB> react at a molar ratio of 1:4, 2.0 mol of H<SUB>2</SUB> was replaced with 2.0 mol H<SUB>2</SUB>O in the photo-thermal catalytic hybrid system compared to the thermal-methanation reaction requiring 4.0 mol of H<SUB>2</SUB>. Second, by loading Ni and Pt, which are catalytic active species with excellent CO<SUB>2</SUB> and H<SUB>2</SUB> adsorption abilities, the CO<SUB>2</SUB> reduction (46.48%) was promoted and the CH<SUB>4</SUB> selectivity (99.46%) in the product was increased compared to the photo-methanation reaction. The CaTiO<SUB>3</SUB>@Ni-Pt not only inhibited the recombination of the photo-generated charges, but also facilitated the adsorption of the reactants in the photo-thermal hybrid system. The quantum efficiency of the CaTiO<SUB>3</SUB>@Ni-Pt catalyst measured for the photo-thermal hybrid system steadily increased to 180 °C. Nevertheless, this study implies that a photo-thermal hybrid system can be useful to photo-reducing CO<SUB>2</SUB> by adding a small amount of heat. From a thermal reaction standpoint, a photo-thermal hybrid system can be used to reduce the reaction temperature during CO<SUB>2</SUB> thermal-methanation and to reduce the consumption of H<SUB>2</SUB> in half.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> A CaTiO<SUB>3</SUB>@Ni-Pt catalyst was applied to the photo-thermo catalytic hybrid system. </LI> <LI> Both of CO<SUB>2</SUB> reduction and CH<SUB>4</SUB> selectivity were increased on CaTiO<SUB>3</SUB>@Ni-Pt. </LI> <LI> The photo-reducing CO<SUB>2</SUB> easily occurred by adding a small amount of heat. </LI> <LI> The photo-thermal system reduced the reaction temperature and the consumption of H<SUB>2</SUB>. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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