الخصائص التحفيزية والحاملة للمعادن غير المعدنية وتوفير الطاقة وتقليل الكربون

تُستخدم المعادن غير المعدنية (المواد) كمواد محفزة في عمليات الإنتاج الصناعي ، بما في ذلك التحفيز الكيميائي والمحفزات أو المواد الحاملة الكيميائية الضوئية ، لتسريع عملية التفاعل بسبب خصائصها مثل التبادل الكاتيوني ، والمسامية ، ومساحة السطح الكبيرة ، والسطح غير المشبع الروابط الكيميائية ، وتحسين نقاء المنتج أو كفاءة الإنتاج ، وما إلى ذلك ، وتحقيق الغرض من توفير الطاقة وتقليل الاستهلاك وتقليل الكربون.

على سبيل المثال ، يتم استخدام الكاولين والزيوليت والطين المنشط وما إلى ذلك كمحفزات وناقلات ؛ تتمتع بعض المعادن بخصائص شبه موصلة بخصائص تحفيز ضوئي ممتازة ، ليس فقط لها تحلل ضوئي للنفايات العضوية وتأثيرات مضادة للبكتيريا ، ولكن يمكنها أيضًا تحفيز الماء ضوئيًا تحت تأثير الطاقة الشمسية. ، ثاني أكسيد الكربون في الهيدروجين والميثان وأنواع الوقود الأخرى.

يستخدم التحفيز الكيميائي المحفزات التي تغير معدل التفاعل الكيميائي أثناء عمل المتفاعلات دون الظهور في المنتجات نفسها. يمكن أن يكون المكون النشط مادة واحدة أو مجموعة من المواد.

المحفزات المعدنية هي مواد ماصة بطبيعتها ولها نشاط تحفيزي معين. يمكن استخدامها في بيئات ذات درجة حرارة عالية وعالية الحموضة ، وعادة ما تستخدم كناقلات محفز. الأكثر شيوعًا هي الكاولين ، البنتونيت ، الدياتوميت ، الزيوليت ، الأتابولجيت ، السيبيولايت ، وما إلى ذلك ومنتجات التنشيط المعدلة ، مثل الكاولين المنشط بالحمض ، والطين المنشط ، والزيوليت 4A أو 5A ، إلخ.

تقنية التحفيز الضوئي هي تقنية جديدة يمكنها استخدام الطاقة الشمسية لإنتاج الطاقة النظيفة ، والتحكم في التلوث البيئي وتحويل ثاني أكسيد الكربون. العديد من المجالات لها آفاق واسعة. على سبيل المثال ، في إنتاج الهيدروجين الضوئي ، يمكن استخدام الطاقة الشمسية لتحويل الماء إلى هيدروجين وأكسجين ؛ في التوليف الضوئي ، يمكن تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وقود مثل الميثان والميثانول ؛ يمكن أن يؤدي التطبيق الصناعي لهاتين التقنيتين إلى تقليل استهلاك الطاقة والمعادن بشكل كبير. الاستخدام ، وبالتالي الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، له آفاق تطبيق واسعة في حل المشاكل الرئيسية مثل نقص الطاقة العالمية وخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

تتمتع كل من anatase ، و rutile ، و birnessite ، و hematite ، و goethite ، وما إلى ذلك بشكل طبيعي بقدرة تحفيز ضوئي معينة ، في حين أن المونتموريلونيت ، والدياتومايت ، والكاولين ، ومسحوق الميكا ، والخفاف الطبيعي ، والبيرلايت الممتد ، لها خصائص ممتازة مثل مساحة السطح الكبيرة ، والامتصاص القوي ، والفضفاض والكسر. مسامية ، مقاومة درجات الحرارة العالية ، مقاومة الأحماض والقلويات ، وما إلى ذلك ، وغالبًا ما تستخدم كناقل للمحفزات الضوئية.

إن استخدام الروتيل كمواد تحفيزية ضوئية لمعالجة مياه الصرف التي تحتوي على أصباغ الآزو له تأثيرات امتزاز وتحلل ضوئي ، وجزيئات نانو ضوئية نشطة مثل anatase TiO2 و C3N4 و perovskite يتم تحميلها على المونتموريلونيت والدياتومايت ، ومسحوق الميكا ، وما إلى ذلك ، وليس فقط يزيد من التشتت ومساحة السطح المحددة للمكونات النشطة ، وبالتالي تحسين كفاءة التحفيز الضوئي ، ولكنه يسهل أيضًا استرداد وإعادة استخدام المحفزات الضوئية المركبة في عملية معالجة مياه الصرف الصناعي.

يعتبر “الفيلم المعدني” الموزع على نطاق واسع على الطبقة العليا من الأرض رابع أكبر دائرة في الأرض ، وهو نظام تحويل كهروضوئي طبيعي. غني بالبيرنسيت ، الهيماتيت ، الجيوثايت ، أناتاز ، الروتيل وغيرها من معادن أشباه الموصلات ، وله قدرة جيدة على الاستجابة لأشعة الشمس ، وأداء تحويل كهروضوئي مستقر وحساس وطويل الأمد ، ويحول الطاقة الشمسية إلى إلكترونات ضوئية معدنية تحت إشعاع أشعة الشمس. والهيدروجين عن طريق فصل الماء ضوئيًا ، ولكن أيضًا يعزز تحويل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي والماء إلى معادن كربونات.

يمكن ملاحظة أن المعادن ذات خصائص أشباه الموصلات موجودة على نطاق واسع في الطبيعة ولعبت دائمًا دور المحفزات الضوئية. لا يُظهر هذا فقط دور المعادن غير المعدنية الموزعة على نطاق واسع على سطح الأرض لتخزين الكربون وتقليل الكربون ، ولكنه يوفر أيضًا اتجاهًا لتطوير مواد معدنية تحفيزية ضوئية جديدة.