人造叶片+铜纳米花能高效转化二氧化碳
发布时间: 2025-02-05 15:36:40
据最新一期《自然·催化》杂志报道，英国剑桥大学和美国加州大学伯克利分校研究团队将微小的铜纳米花附着在人造叶片上，高效转化二氧化碳，用以生产清洁能源和化学品，而这些可能正是现代能源和制造业的支柱产品。
团队开发出一种实用的方法，仅依靠太阳能就能制造出烃类，即由碳和氢组成的分子，也称碳氢化合物。他们开发的装置由高效太阳能电池材料钙钛矿制成的吸光“叶片”与铜纳米花催化剂结合在一起，能把二氧化碳转化为有用分子。
与大多数只能将二氧化碳转化为单碳分子的金属催化剂相比，铜纳米花能促成更复杂烃类的形成。这些烃类含有两个碳原子，如乙烷和乙烯，是液体燃料、化学品和塑料的关键组成部分。
目前，几乎所有的烃类都源自化石燃料，但团队研发的方法能利用二氧化碳、水和甘油制造出清洁的化学品和燃料，且不会产生任何额外的碳排放。
该研究建立在团队早期关于人造叶片的研究基础上，其灵感来源于光合作用。此次，通过将钙钛矿光吸收器与铜纳米花催化剂相结合，他们成功生产出了更复杂的烃类。为了进一步提高效率并克服分解水的能量限制，团队添加了可以氧化甘油的硅纳米线电极。这一新平台生产烃类的效率超过以往分解水和二氧化碳的系统200倍。
该反应不仅能提升二氧化碳还原性能，还能生产出甘油酸、乳酸和甲酸盐等高价值化学品，这些在制药、化妆品和化学合成领域都有应用。
团队表示，甘油通常被视为废弃物，但在此项研究中，其对提高反应速率起着至关重要的作用。通过这一方式，新平台不仅可以应用于废物转化，还能广泛应用于各种化学过程。
团队计划未来将平台应用于更复杂的有机反应，随着持续改进，这项研究可能会加速向循环、碳中和目标的过渡。
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