密歇根大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種名為鈷酞菁的催化劑材料，可將二氧化碳(氣候變化的重要驅(qū)動(dòng)因素)轉(zhuǎn)化為甲醇等可再生燃料。
密歇根大學(xué)研究人員研究了使用鈷酞菁作為催化劑，通過(guò)多個(gè)反應(yīng)步驟將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇，該研究發(fā)表在《ACS Catalysis》雜志上。第一步將二氧化碳 (CO2) 轉(zhuǎn)化為一氧化碳(CO)，第二步將 CO 轉(zhuǎn)化為甲醇。
這種方法提出了一種減少溫室氣體排放的可持續(xù)方法，同時(shí)提供了生產(chǎn)清潔能源的途徑。
科學(xué)家們長(zhǎng)期以來(lái)一直試圖找到一種將CO2化學(xué)轉(zhuǎn)化為甲醇等燃料的方法。甲醇有可能以更環(huán)保的方式為車輛提供動(dòng)力。
雖然CO 2轉(zhuǎn)化為甲醇已經(jīng)工業(yè)化，但通過(guò)電化學(xué)過(guò)程大規(guī)模實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化已被證明是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。
“我們的方法是獨(dú)一無(wú)二的，因?yàn)槲覀兡軌驅(qū)⒚總€(gè)領(lǐng)域關(guān)于同一問(wèn)題的所有知識(shí)結(jié)合起來(lái)。我們的團(tuán)隊(duì)中都有科學(xué)家和工程師，集思廣益并收集見(jiàn)解，以盡可能最好的方式設(shè)計(jì)和理解系統(tǒng)”，聯(lián)合主要作者凱文·里維拉-克魯茲 (Kevin Rivera-Cruz) 說(shuō)道，他最近從密歇根大學(xué)獲得了化學(xué)博士學(xué)位。
酞菁鈷的作用類似于 CO2或 CO 分子的分子鉤。這些分子圍繞鈷金屬的排列(幾何形狀)至關(guān)重要，因?yàn)樗鼪Q定了每個(gè)氣體分子結(jié)合的強(qiáng)度。他們發(fā)現(xiàn)，問(wèn)題在于鈷酞菁與 CO2分子的結(jié)合比與 CO 分子的結(jié)合要強(qiáng)得多。因此，一旦在第一步中產(chǎn)生CO，CO就會(huì)被另一個(gè)CO2分子取代，然后才能進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為甲醇。
利用先進(jìn)的計(jì)算模型，研究人員計(jì)算出鈷酞菁與 CO2 的結(jié)合強(qiáng)度是其與一氧化碳的結(jié)合強(qiáng)度的三倍以上。他們還通過(guò)測(cè)量改變 CO2和 CO量時(shí)的反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一點(diǎn)。
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