美國橡樹嶺國家實驗室（ornl）化學(xué)家亞當(dāng)·羅蒂農(nóng)帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊，本來打算將溫室氣體的主要成分——二氧化碳催化成甲烷，結(jié)果在開始催化反應(yīng)的第一個步驟，竟意外生成了乙醇，轉(zhuǎn)化效率還挺高，達(dá)到了63%。
消息發(fā)布后，多家國內(nèi)外媒體予以關(guān)注。這個技術(shù)是否像新聞標(biāo)題上看起來那么簡單？其背后的創(chuàng)新點究竟何在？對改善環(huán)境和提高能源效率能有哪些幫助？
研究人員將納米芯片插入水中，同時注入二氧化碳，施加電壓后，芯片釘狀納米尖峰開始進(jìn)行高效的化學(xué)反應(yīng)。結(jié)果在第一個步驟結(jié)束時，“我們發(fā)現(xiàn)，竟然制造出了杜松子酒的成分——乙醇?！?/DIV>
乙醇，就是我們俗稱的酒精，在燃燒時會變成二氧化碳和水?，F(xiàn)在，科學(xué)家好像只用一步，就逆轉(zhuǎn)了乙醇燃燒的復(fù)雜過程！
“偶然”源自扎實研究積累
ornl官方網(wǎng)站近日在重點介紹這項突破性成就時，提到了“催化科學(xué)”和“納米制造”兩個關(guān)鍵詞。
羅蒂農(nóng)在接受美國著名的《大眾機(jī)械》雜志采訪時表示，橡樹嶺國家實驗室是政府資助的研究機(jī)構(gòu)，“我們的主要研究方向是納米技術(shù)，而我個人側(cè)重于催化技術(shù)，特別是用電催化來控制化學(xué)反應(yīng)。”
通常而言，用單一的催化劑把二氧化碳催化成其他物質(zhì)是非常困難的。羅蒂農(nóng)選擇了將擅長的電化學(xué)方法應(yīng)用于催化實驗。此外，這項成果的最大創(chuàng)新點在于催化劑的納米紋理，正是這種獨特的納米結(jié)構(gòu)，為催化反應(yīng)提供了高效率反應(yīng)場所。
值得一提的是，這種僅用普通碳、銅材料進(jìn)行催化的方法，避免了使用稀有金屬鉑等昂貴材料帶來的工業(yè)成本壓力。更重要的是，它在室溫下的水中操作即可，方便大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。
目前，研究人員計劃改進(jìn)他們的方法，以進(jìn)一步研究這種催化劑的性質(zhì)和行為。
有效提高清潔能源利用率
為什么會選擇二氧化碳作為催化對象？羅蒂農(nóng)表示：“用
電力捕獲二氧化碳并將其轉(zhuǎn)化為有用的東西，是一種很重要的研究方向，全世界都在做這類研究?！?/DIV>
二氧化碳是燃燒產(chǎn)生的廢物，這次偶然發(fā)現(xiàn)的可逆催化反應(yīng)，不僅可以“變廢為寶”，其效率也高得驚人。
新聞通告中提到的63%的產(chǎn)出率，在羅蒂農(nóng)看來，是一種容易讓人理解的解釋方法——推動100個電子穿過催化劑，其中63個最終以乙醇形式存儲下來。另一種對“高效”的解釋更“刺激”——從二氧化碳的角度看，如果拿100個二氧化碳分子去參與反應(yīng)，其中84個最終變成乙醇，其余的變成一氧化碳、甲酸或甲烷。“63%也好，84%也好，催化收益率是比較高的，我們對此感到很滿意”。
有鑒于此，研究人員認(rèn)為，“該方法可擴(kuò)大用于工業(yè)相關(guān)領(lǐng)域，如存儲風(fēng)力、太陽能等可再生能源發(fā)電站產(chǎn)生的過量電力”。不能并入電網(wǎng)的電力，可以用來催化二氧化碳，以液體乙醇的方式將能源存儲下來。
“這是一個提高清潔能源利用效率的好辦法”，羅蒂農(nóng)表示，“如果考慮閉合碳循環(huán)和由此衍生的
碳交易，該技術(shù)也具有相當(dāng)?shù)母偁幜??！?/DIV>
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