為了阻止溫室氣體效應，除了減少二氧化碳排放，還需要從發(fā)電廠的煙霧或空氣中去除二氧化碳。據(jù)外媒報道，斯坦福大學（Stanford University）的研究人員致力于將二氧化碳（CO2）轉(zhuǎn)化為其他有用的化學物質(zhì)，如丙烷、丁烷或其他由碳和氫長鏈組成的碳氫燃料。
新型催化劑將CO2轉(zhuǎn)化為汽油 效率提高1000倍
CO2（黑色和紅色）和氫分子（藍色）在釕基催化劑的幫助下發(fā)生反應。在右邊，未涂層的催化劑產(chǎn)生最簡單的碳氫化合物——甲烷。在左側(cè)，涂層催化劑產(chǎn)生更長鏈的碳氫化合物，如丁烷、丙烷和乙烷。
該?；瘜W工程師Matteo Cargnello表示：“大體來說，可以制造汽油。為了捕獲盡可能多的碳，需要制造最長鏈的碳氫化合物。有8-12個碳原子的鏈是最理想的?！?/span>
研究人員發(fā)明了一種新催化劑，通過在化學反應中增加長鏈碳氫化合物的產(chǎn)量，來實現(xiàn)這一目標。在相同的二氧化碳、氫、催化劑、壓力、熱量和時間條件下，其能產(chǎn)生比標準催化劑多1000倍的丁烷（這是在最大壓力下能產(chǎn)生的最長碳氫化合物）。
這種新型催化劑由表面涂覆薄塑料層的釕元素組成。釕是一種稀有的過渡金屬，屬于鉑族。與其他催化劑一樣，這種催化劑能夠加速化學反應，而不會在反應過程中被消耗掉。比起鈀和鉑等其他優(yōu)質(zhì)催化劑，釕的更本更低。
該團隊花了七年時間來發(fā)現(xiàn)和完善這種新催化劑。問題在于，碳氫鏈越長，生產(chǎn)就越困難。碳與碳的結(jié)合需要加熱和巨大的壓力，這一過程既昂貴又耗能。Cargnello表示，考慮到這一點，這是一個突破。在其實驗室的反應器中，只需要更高的壓力，就可以生產(chǎn)汽油中的所有長鏈碳氫化合物。研究人員正在建造一個壓力更高的反應器。
汽油在室溫下是液態(tài)的，與甲烷、乙烷和丙烷等短鏈氣體相比，更容易處理。甲烷、乙烷和丙烷等短鏈氣體很難儲存，而且容易泄漏。研究人員致力于利用所捕獲的碳，來制造液體燃料。想象一下碳中性循環(huán)，二氧化碳被收集起來，轉(zhuǎn)化為燃料，再次燃燒，所產(chǎn)生的二氧化碳則開始新的循環(huán)。
完善聚合物
顯著提高反應性的關鍵在于釕上的多孔塑料層。Cargnello實驗室的博士生Chengshuang Zhou通過研究和實驗改進這種新涂層。Zhou表示，沒有涂層的催化劑可以很好地工作，但只能產(chǎn)生甲烷。這是一種最短鏈的碳氫化合物，只有一個碳原子和四個氫，根本算不上是真正的鏈?！皼]有涂層的催化劑表面覆蓋太多的氫，限制了碳與其他碳結(jié)合的能力。這種多孔聚合物可以控制碳氫比，使研究人員能夠通過相同的反應生成更長的碳鏈?！?/span>
研究人員在SLAC國家實驗室，與領導Co-Access的Simon Bare博士的團隊合作，利用同步加速器技術演示了這種特殊、關鍵的相互作用。
制造長鏈碳氫化合物，是捕獲碳的一種創(chuàng)新用途，但并不完美。研究人員還在探討其他催化劑和類似工藝，以將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有價值的工業(yè)化學品，比如用于制造塑料、甲醇和乙醇的烯烴。Cargnello指出：“如果能從二氧化碳中提取烯烴來制造塑料，將其變成可長期儲存的固體，將具有重要意義?！?/span>
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