中国科学家研制新型催化剂 能将二氧化碳转化为液体燃料

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在全球面临气候变化巨大挑战的今天，如何更有效地去除温室气体，是科学界的探索方向之一。记者从中国科学技术大学获悉，中科大合肥微尺度物质科学国家实 验室谢毅教授、孙永福特任教授课题组设计出一种新型电催化材料，能够将二氧化碳高效“清洁”地转化成液体燃料甲酸，该成果刊登于1月7日的《自然》杂志。

据介绍，该课题组设计了一种杂化模型体系，用来研究金属表面氧化物对其自身金属电催化性能的影响。研究发现，利用钴和钴氧化物杂化的超薄二维材料能够大幅度地提高其块材原本很低的对二氧化碳的催化还原性能。

如何更有效地减少空气中的二氧化碳，科学界做了很多工作。捕获空气中的二氧化碳已经进入小型工业化阶段。利用二氧化碳，也存在许多方案，不同的还原方案会产生不同的产物，比如甲烷、甲酸、甲醛、甲醇等工业原料。

“现有的方案中有些需要采用昂贵的贵金属催化剂，也有些会产生多种类产物，造成后续分离的困难。因此科学界还在不断探索更新更好的方案。”课题组孙永福教授说。

孙永福介绍说，电还原过程是利用电催化剂在外加电场的作用下将二氧化碳转化成不同种类的化学品。这个过程提供了这样一种可能，既“清洁”地消耗二氧化碳，同时也产生一些有用的化学品。不过，二氧化碳的活化一直是这一个过程中的瓶颈，往往需要消耗大量的能量。

孙永福告诉记者，其所在研究团队设计并制造出了四层原子厚的钴和钴氧化物杂化的二维材料做电催化剂。研究人员展示了钴在位于特定的排列方法和氧化价态时，具有更高的催化二氧化碳的活性，也即是超薄二维结构和金属氧化物的存在提高了催化还原二氧化碳的能力。这项研究工作有助于让研究者们重新思考如何获得高效和稳定的二氧化碳电还原催化剂，也对推动电催化还原二氧化碳机理研究具有重要的意义。

但中国科学家也指出，他们的研究目前还处在纯基础研究阶段，距离实际应用还有很多关键的问题需要克服，如二氧化碳的富集和产物的分离等。