【科学发现】铜或是将二氧化碳转化为燃料的关键

波鸿鲁尔大学(University of Bochum)和杜伊斯堡-埃森大学(Duisburg-Essen University)的研究人员开发了一种新的催化剂,用于将二氧化碳(CO2)转化为化学物质或燃料。

在发表在《Angewandte Chemie》杂志上的一篇论文中,科学家解释说,他们所做的是优化现有的铜催化剂,以提高其选择性和长期稳定性。

据研究人员称,即使铜已经作为一种有前途的催化剂出现了,它也必须以部分带正电的离子的形式存在。问题在于,在常规反应条件下,铜从其带正电荷的形式迅速转变为中性状态,这不利于形成具有两个以上碳原子的产物,从而使催化剂失活。

为了解决这个问题,宋延芳带领的研究小组用硼改性了铜催化剂。详细地,他们测试了不同的铜硼比率,并确定了最佳的组成,以利于形成两个以上碳原子的化合物。他们还表明,硼铜催化剂可以在工业规模上所需的密度下运行。

他们的实验涉及以气体扩散电极的形式实现一个系统,其中固体催化剂催化液相和气相之间的电化学反应。在这些阶段的边界中,CO 2应该溶解,并且该小组能够使用特殊的粘合剂实现这一目标。

除此之外,为了防止电极腐蚀并在很长一段时间内保持系统稳定,化学家将一种由锌制成的所谓的“牺牲阳极”集成到系统中。由于锌相对于铜是次贵金属,因此在保留铜的同时,锌首先被腐蚀。

该研究的合著者沃尔夫冈·舒曼(Wolfgang Schuhmann)表示:“在气体扩散电极中将选择性和活性催化剂材料与稳定的锌相结合,是迈向使用CO2合成基础化学品的重要一步。”


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