雙位點催化劑助力，二氧化碳變身可再生甲醇

甲醇對於許多日常用品的製造以及其綠色能源潛力而言非常重要，由於俄勒岡州立大學兩名研究人員參與的一項合作，甲醇或許很快就能被更快、更高效地生產出來。

俄勒岡州立大學工程學院的馮振興和阿爾文·張幫助鑑定了由耶魯大學的合作者開發的一種新型電催化劑，並協助解釋了從二氧化碳（一種對全球氣候變化負有主要責任的溫室氣體）製取甲醇效率提高的原因。

這項研究的成果於今日發表在《自然·納米技術》（Nature Nanotechnology）雜誌上。

研究人員的雙位點催化劑是將碳納米管上相鄰位置（相隔約2納米）的兩個不同催化位點組合在一起的結果，與之前的單位點催化劑相比有顯著改進。

新設計提高了甲醇的生產速率，並使法拉第效率提高到50%，這意味着用於催化反應的電能浪費更少。之前的單活性位點版本的法拉第效率低於30%。

俄亥俄州立大學（OSU）的博士生張（Chang音譯）說：“甲醇是一種靈活的化工原料，用於數百種常見產品，包括塑料、化學品和溶劑。它也是一種很有前景的綠色燃料，可以利用可再生電能，通過一種叫做電化學二氧化碳還原的過程，由有害的碳排放物生產出來，同時有助於應對環境挑戰和滿足能源需求。”

甲醇，也被稱爲木醇，是一種燃燒相對清潔的化合物，可用於燃料電池，作爲內燃機中汽油的替代品，以及用作船舶燃料和發電燃料。

研究人員指出，除了二氧化碳（主要是燃燒化石燃料時釋放到大氣裡的）之外，甲醇還能從農業和城市垃圾等來源製取呢。這就意味着它有潛力助力減少溫室氣體排放，支持向更環保能源轉型。

催化劑就是能加快化學反應速度且自身不被反應消耗的東西，電催化劑呢，則是一種靠降低活化能來加速電化學反應的材料。

俄亥俄州立大學的副教授馮（音譯）說，負載在碳納米管上的鈷酞菁分子是極少數能催化二氧化碳電化學還原成甲醇的分子中的一種。上一代這種催化劑只把四氨基鈷酞菁分子當作活性位點，它的一個缺點就是對甲醇的選擇性相對較低。

Chang（常，音譯）表示，電化學二氧化碳還原反應分兩步進行。二氧化碳首先被轉化爲一氧化碳，然後一氧化碳再被轉化爲甲醇。

他提到：“單活性中心催化劑受到一種權衡。在催化一氧化碳轉化爲甲醇這一步驟的最佳電勢下，它將二氧化碳轉化爲一氧化碳的效率不高。”

研究團隊將四甲氧基酞菁鎳引入這個體系，發現它有助於催化二氧化碳轉化爲一氧化碳這一步驟，從而提高了甲醇的產量。

馮峰（音譯）說：“我們發現這種混合催化劑展現出前所未有的高催化效率，比之前觀測到的效率高出近1.5倍。先進的振動光譜和X射線光譜表明，這種提升是因爲一氧化碳從鎳位點轉移到了同一碳納米管上的鈷位點。”

耶魯大學的王海亮（音譯）領導了這項研究，參與研究的還有來自俄亥俄州立大學以及中國深圳南方科技大學的研究人員。

俄勒岡州立大學提供。