科研人員發(fā)現新催化劑 可將CO2轉化為氫化合物燃料

美國研究人員近日發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上的最新論文中描述了他們發(fā)明的一種新催化劑，可通過(guò)增加化學(xué)反應中長(cháng)鏈碳氫化合物的產(chǎn)量來(lái)將CO2轉化為其他有用的化學(xué)品，例如丙烷、丁烷或其他由碳和氫長(cháng)鏈組成的碳氫化合物燃料。

這種新催化劑由元素釕(一種屬于鉑族的稀有過(guò)渡金屬)組成，涂有一層薄薄的塑料。像任何催化劑一樣，這一發(fā)明加速了化學(xué)反應，卻不會(huì )在過(guò)程中耗盡。釕還具有比其他高質(zhì)量催化劑(如鈀和鉑)便宜的優(yōu)勢。在相同條件下，新催化劑產(chǎn)生的丁烷，是標準催化劑在最大壓力下可產(chǎn)生的最長(cháng)碳氫化合物的1000倍。

斯坦福大學(xué)化學(xué)工程師馬泰奧·卡涅羅團隊花了7年的時(shí)間來(lái)發(fā)現和完善這種新催化劑。新催化劑能從反應中生產(chǎn)汽油的能力是一項突破?？_實(shí)驗室的反應器只需更大的壓力來(lái)生產(chǎn)所有用于汽油的長(cháng)鏈碳氫化合物，因此他們正在建造一個(gè)更高壓力的反應器。

汽油在室溫下是液態(tài)的，因此比難以?xún)Υ娌⑶胰菀讚]發(fā)的短鏈兄弟，如甲烷、乙烷和丙烷，更容易處理?？_團隊設想了一個(gè)碳中和循環(huán)，其中CO2被收集、轉化為燃料再次燃燒，由此產(chǎn)生的二氧化碳重新開(kāi)始循環(huán)。

研究人員解釋說(shuō)，反應性顯著(zhù)提高的關(guān)鍵是釕上的多孔塑料層。未涂層的催化劑效果很好，但只會(huì )產(chǎn)生甲烷，這是最短鏈的碳氫化合物，它只有一個(gè)碳原子與四個(gè)氫鍵合。多孔聚合物控制碳氫比，使我們能夠從相同的反應中產(chǎn)生更長(cháng)的碳鏈。研究人員使用同步加速器技術(shù)證明了這種特殊且關(guān)鍵的相互作用。

卡涅羅承認，雖然長(cháng)鏈碳氫化合物是捕獲碳的一種創(chuàng )新用途，但并不完美。他還在研究將CO2轉化為有價(jià)值工業(yè)化學(xué)品的其他催化劑和類(lèi)似工藝，例如用于制造塑料的烯烴、甲醇和乙醇，所有這些都可在不將CO2“返回天空”的情況下隔離碳。

總編輯圈點(diǎn)

大氣中的CO2可以變?yōu)闃嫵苫剂系拈L(cháng)鏈碳氫化合物嗎?當然可以，但需要自然界的光合作用和數百萬(wàn)年地質(zhì)活動(dòng)帶來(lái)的高熱和高壓?？茖W(xué)家不想等數百萬(wàn)年的時(shí)間來(lái)合成化石燃料，于是，他們用化學(xué)領(lǐng)域的最新進(jìn)展——催化劑，來(lái)完成“加速”。本文的新催化劑，能以前所未有的速度從二氧化碳中制造碳分子，在這一“魔法”過(guò)程中，廢棄的二氧化碳、大量的氫氣轉化為乙烷、丙烷、丁烷鏈。而所有的這些，都是燃料來(lái)源。(科技日報記者 張夢(mèng)然)

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關(guān)鍵詞： 新催化劑 二氧化碳 碳氫化合物燃料 催化劑效果