新型催化剂能有效地将二氧化碳转化为有用的燃料和化学品

作者：Kevin Stacey · 布朗大学（Brown University）

通过有效地将二氧化碳转化为复杂的碳氢化合物产品，布朗研究小组开发的一种新催化剂可能有助于大规模回收过剩的二氧化碳。

PROVIDENCE, R.I. [布朗大学] —— 随着大气中二氧化碳含量的不断攀升，科学家们正在寻找分解二氧化碳分子的新方法，以制造有用的碳基燃料、化学品和其他产品。现在，布朗大学的一个研究小组已经找到了一种方法，可以对铜催化剂进行微调，从而以显著的效率从二氧化碳中生产复杂的碳氢化合物，即C2-plus产品。

在《自然通讯》上发表的一项研究中，研究人员报告了一种催化剂，它可以产生C2+化合物，法拉第效率高达72%（衡量电能如何有效地将二氧化碳转化为化学反应产物）。研究人员说，这远远好于其他C2+反应催化剂的效率。而且制备过程可以相当容易地扩大到工业水平，这就为大规模的二氧化碳回收工作提供了新催化剂的潜力。

布朗大学的工程学教授Tayhas Palmore与博士生Kim Taehee Kim共同撰写了这篇论文，他说：“文献中曾报道过对铜的各种不同处理方法，可以产生不同效率的C2+。“Taehee所做的是一系列实验，从反应性的角度来解释每一个处理步骤对催化剂的实际作用，这为优化这些多碳化合物的催化剂指明了方向。”

Palmore说，近年来，在开发能够制造单碳分子的铜催化剂方面取得了很大进展。例如，Palmore和她在Brown的团队近期开发了一种铜泡沫催化剂，可以有效地生产甲酸，一种重要的单碳商品化学品。但是人们对能产生C2+产物的反应越来越感兴趣。

Palmore说：“每个人都希望增加产品中的碳含量，以生产出更高碳的燃料和化学品。”。

先前的研究已经有证据表明，铜的卤化反应——在存在电位的情况下，用氯、溴或碘原子覆盖铜表面的反应——可以提高催化剂对C2+产品的选择性。Kim用各种不同的卤化方法进行了实验，重点研究了哪些卤素元素和哪些电位可以产生在CO2-C2-plus反应中性能更好的催化剂。他发现，好的制备方法可以产生70.7%到72.6%的法拉第效率，远远高于其他铜催化剂。

这项研究有助于揭示铜催化剂对c2plus产品有利的特性。具有高效率的制备物有大量的表面缺陷-卤化表面上的微小裂纹和裂缝-这些是碳-碳偶联反应的关键。这些缺陷部位似乎是催化剂对乙烯高选择性的关键，乙烯是一种可以聚合并用于制造塑料的C2+产品。

这种催化剂将有助于大规模回收二氧化碳。这个想法是捕捉发电厂、水泥制造厂或直接从空气中产生的二氧化碳，并将其转化为其他有用的碳化合物。这就需要一种高效的催化剂，这种催化剂易于生产和再生，并且价格低廉，足以在工业规模上运行。研究人员说，这种新催化剂是一种很有前途的候选催化剂。

Palmore说：“我们在实验中使用实验室规模的催化剂，但使用所开发的方法，你几乎可以生产出任何尺寸的催化剂。”。

原文链接：https://www.brown.edu/news/2020-08-12/c2-plus

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