報道稱，這項研究由香港城市大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院副教授吳永豪博士牽頭，與澳大利亞、馬來西亞和英國的研究人員合作進(jìn)行。他們的研究成果最近發(fā)表在德國科學(xué)期刊《應(yīng)用化學(xué)》上，論文標(biāo)題為《金屬有機(jī)骨架修飾氧化亞銅納米線用于選擇性光催化CO2還原為CH4》。
吳永豪說：“受自然界光合作用的啟發(fā)，我們新設(shè)計的太陽能催化劑可以有效地將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷燃料，從而降低
碳排放。此外，這種新的催化劑是由銅基材料制成的，材料供應(yīng)充裕，因此價格可負(fù)擔(dān)?！?/div>
他解釋說，利用光催化劑將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷在熱力學(xué)上具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)榛瘜W(xué)還原反應(yīng)包括同步轉(zhuǎn)移8個電子。在這一過程中更易產(chǎn)生對人類有害的一氧化碳，因?yàn)槠渲恍枰D(zhuǎn)移兩個電子。
他指出，在不同的研究中，研究人員使用半導(dǎo)體材料氧化亞銅作為光催化劑和電催化劑，將二氧化碳還原為一氧化碳和甲烷等其他化學(xué)產(chǎn)品。然而，該材料在還原反應(yīng)中面臨若干限制，包括穩(wěn)定性較差和非選擇性還原。從生成的混合物中分離和提純甲烷極具挑戰(zhàn)性，這給大規(guī)模應(yīng)用造成了技術(shù)障礙。此外，氧化亞銅在短暫光照后極易受腐蝕，并轉(zhuǎn)化成金屬銅或氧化銅。
報道稱，為了克服這些挑戰(zhàn)，吳永豪及其團(tuán)隊合成了一種新的光催化物，他們將氧化亞銅包裹在銅基金屬有機(jī)骨架中。利用這種新催化劑，研究小組可以控制電子的轉(zhuǎn)移，并且選擇性地產(chǎn)生純甲烷氣體。
他們發(fā)現(xiàn)，與沒有包裹金屬有機(jī)骨架的氧化亞銅相比，在可見光的照射下，用金屬有機(jī)骨架包裹的氧化亞銅能將二氧化碳穩(wěn)定地轉(zhuǎn)化為甲烷，而且產(chǎn)量幾乎翻番。此外，用金屬有機(jī)骨架包裹的氧化亞銅更耐用，其最大二氧化碳攝取量幾乎是裸露的氧化亞銅的7倍。
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