科技日報記者 張佳欣
據(jù)最新一期《自然·催化》雜志報道，英國劍橋大學和美國加州大學伯克利分校研究團隊將微小的銅納米花附著在人造葉片上，高效轉(zhuǎn)化二氧化碳，用以生產(chǎn)清潔能源和化學品，而這些可能正是現(xiàn)代能源和制造業(yè)的支柱產(chǎn)品。
團隊開發(fā)出一種實用的方法，僅依靠太陽能就能制造出烴類，即由碳和氫組成的分子，也稱碳氫化合物。他們開發(fā)的裝置由高效太陽能電池材料鈣鈦礦制成的吸光“葉片”與銅納米花催化劑結(jié)合在一起，能把二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用分子。
與大多數(shù)只能將二氧化碳轉(zhuǎn)化為單碳分子的金屬催化劑相比，銅納米花能促成更復雜烴類的形成。這些烴類含有兩個碳原子，如乙烷和乙烯，是液體燃料、化學品和塑料的關鍵組成部分。
目前，幾乎所有的烴類都源自化石燃料，但團隊研發(fā)的方法能利用二氧化碳、水和甘油制造出清潔的化學品和燃料，且不會產(chǎn)生任何額外的碳排放。
該研究建立在團隊早期關于人造葉片的研究基礎上，其靈感來源于光合作用。此次，通過將鈣鈦礦光吸收器與銅納米花催化劑相結(jié)合，他們成功生產(chǎn)出了更復雜的烴類。為了進一步提高效率并克服分解水的能量限制，團隊添加了可以氧化甘油的硅納米線電極。這一新平臺生產(chǎn)烴類的效率超過以往分解水和二氧化碳的系統(tǒng)200倍。
該反應不僅能提升二氧化碳還原性能，還能生產(chǎn)出甘油酸、乳酸和甲酸鹽等高價值化學品，這些在制藥、化妝品和化學合成領域都有應用。
團隊表示，甘油通常被視為廢棄物，但在此項研究中，其對提高反應速率起著至關重要的作用。通過這一方式，新平臺不僅可以應用于廢物轉(zhuǎn)化，還能廣泛應用于各種化學過程。
團隊計劃未來將平臺應用于更復雜的有機反應，隨著持續(xù)改進，這項研究可能會加速向循環(huán)、碳中和目標的過渡。
