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美媒:大发现!纳米钉状催化剂可将二氧化碳直接转化为酒精

2016年10月18日17:09来源:中国网

美国橡树岭国家实验室。(网站截图)

  中国网新闻10月18日讯 据美媒《每日科学》网站报道,在垃圾衍生燃料技术领域里,美国橡树岭国家实验室在电化学过程中成功利用表面成钉状材质的纳米碳及纳米铜,将温室气体二氧化碳转化为酒精。无论是对于纳米制造还是催化科学而言,该发现都可被称为意想不到的惊喜。

  橡树岭国家实验室的亚当·罗迪纳称:“我们偶然发现了这个事实。我们在初步尝试计划中的实验时突然发现,催化剂正独自承担起了整个反应。”据悉,亚当·罗迪纳曾带领整个研究团队将研究成果发表于《ChemistrySelect》上。

  据报道,研究团队利用由碳、铜、氮以及外施电压形成的催化剂触发了一个复杂的化学反应,该化学反应从本质上逆转了氧化过程。在以纳米技术为基础的包含多重反应区域的催化剂的帮助下,溶于水的二氧化碳生成酒精的反应收率为63%。从技术层面而言,这类电化学反应会导致数种物质混合于极少量的生成物之中。

  图中的球状物为镶嵌在纳米碳钉中的催化剂纳米铜,可将二氧化碳转化为酒精。(图片来源:美国橡树岭国家实验室)

  “我们不仅利用了氧化过程后产生的废弃生成物——二氧化碳,还在推动了氧化逆转过程的同时,生成了具有很高纯度的实用性燃料。”罗迪纳说,“酒精是一个彻底的惊喜——毕竟仅用单一类型的催化剂是很难直接将二氧化碳转换为酒精的。”

  该催化剂的新颖之处在于由镶嵌于碳钉之中的纳米铜颗粒组成的纳米结构。该方法避免了铂等稀有金属的高昂成本,也进一步避免了催化剂对经济可行性的巨大影响。

  亚当·罗迪纳称,“通过使用常见材料,并用纳米技术对它们进行整合。我们搞清楚了控制并替代反应过程中副作用的方法。”

  据研究者们的基础分析显示,催化剂的钉状表面为二氧化碳转变为酒精的过程提供了充足的反应区域。罗迪纳称,“它们就像是50纳米长的避雷针,能够将电化学反应集中于其尖部。”

  出于该技术可依赖于低成本材料及可在室温条件下于水中操作的考量,研究者们坚信该方法可在将来于广泛应用于工业相关的产业中。比如,该过程可被用于储存风能、水能等多种能源资源产生的额外电力。

  “类似的过程可以让我们通过制造及储存酒精以利用这些额外电力。当输电网是由具有随机性和间歇性特质的可再生能源供应时,这一过程可以帮助输电网保持电力稳定。

  据悉,研究者们还计划精简该方法,以进一步提升转换过程的整体产出率。同时,也将更深入地研究催化剂的成分及性能。(孙婕)

编辑:何小千
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