Исследователи из Карлова университета в Праге под руководством Павлы Элиа-шовой разработали новый фотокатод, который с помощью солнечного света преобразует углекислый газ (CO₂) в чистый этанол. Работа опубликована в журнале Advanced Energy Materials в 2026 году.

Технология «нано-сэндвича» и её суть

Ключевым элементом устройства является фотокатод на основе оксида меди (Cu₂O), модифицированный двумерными материалами MXene и покрытый ультратонким слоем диоксида титана (TiO₂). Комбинация материалов образует так называемый «нано-сэндвич», где MXene обеспечивает отвод электрического заряда от Cu₂O, а поверхностный слой TiO₂ помогает защитить структуру в водной среде.

Проблема, с которой долгое время сталкивались учёные при использовании Cu₂O, — быстрая деградация в водных условиях под действием света. В новой конструкции эта деградация значительно замедляется за счёт быстрого отведения заряда и поверхностной инженерии MXene.

Результаты испытаний и практические преимущества

В лабораторных испытаниях фотокатод показал рекордную конверсию солнечной энергии в этанол на уровне 2,74% и производил этанол как единственный жидкий продукт реакции. Отсутствие сопутствующих жидких побочных продуктов упрощает дальнейшую потенциальную промышленную реализацию процесса.

По данным авторов, материал сохранял активность в течение нескольких часов работы, что указывает на существенное улучшение стабильности по сравнению с обычными образцами Cu₂O.

  • Материалы: Cu₂O + Ti₃C₂Tx MXene с поверхностным слоем TiO₂.
  • Эффективность: 2,74% солнечная энергия → этанол.
  • Продукт: этанол как единственный жидкий продукт реакции.
  • Стабильность: активность сохраняется в течение часов лабораторной работы.

Авторы отмечают, что сочетание медной основы и проводящего каркаса MXene позволяет оптимально использовать поглощённую световую энергию и одновременно защищать материал от быстрой фотоиндукционной деградации в воде.

Дальнейшие шаги команды включают усиление долговечности фотокатода и масштабирование испытаний: переход от лабораторных условий к проверке в реальном дневном освещении и на больших площадях.

Статья: Luis A. M. Carrascosa et al., Surface‐Engineered Ti3C2Tx MXene/Cu2O Photocathodes for Highly Selective Photoelectrocatalytic CO2 Reduction to Ethanol, Advanced Energy Materials (2026). DOI: 10.1002/aenm.71469