二氧化碳转化为甲烷的新型催化剂

2020-07-09 11:25:09 新闻来源:网络
  研究人员一直试图模拟光合作用,并利用太阳的能量来制造化学燃料。现在,美国科学家已经开发出一种新型铜铁基催化剂,它可以在光线的帮助下,将二氧化碳转化为甲烷(天然气的主要成分),这是迄今为止最接近人工光合作用的方法,科学杂志"(The Journal Of Science)最近的一篇报道称。研究人员表示,如果进一步改进,这种新型催化剂将减少人类对化石燃料的依赖。
  在美国,甲烷已经取代煤炭成为发电的主要燃料。当甲烷燃烧时,它会分解成二氧化碳和水,释放出能产生电能的热量。而利用阳光产生甲烷的情况正好相反:二氧化碳、水和电产生甲烷。但这种转化并不容易--必须在一个二氧化碳分子中加入8个电子和4个质子,才能形成甲烷分子,每个电子和质子都需要能量来推动反应。
  金属催化剂可以加速这些反应。几年前,科学家发现铜颗粒与吸收材料一起,有望将二氧化碳转化为更富能源的化合物,但这种方法的效率和速度都很低。2016年,研究人员报告说,含有铜和金的催化剂将二氧化碳转化为一氧化碳,一氧化碳是工业中广泛使用的一种化合物。在2019年3月,密歇根大学的电气工程师Mizeda和他的同事们发现,生长在氮化镓(GaN)纳米线阵列顶部的钌锆基催化剂可以将二氧化碳转化为另一种工业化合物。但这些反应中有许多无法生产出可广泛使用的燃料。
  现在,三田团队创造的新催化剂解决了这个问题。他们首先在商用硅片上生长氮化镓纳米线,然后通过添加5至10纳米级粒子(由铜和铁组成)来电沉积它们。由此产生的化合物可以在二氧化碳和水的存在下,迅速将51%的光能转化为甲烷。
  米泽达说:"在所有将二氧化碳转化为甲烷的光驱催化剂中,这种新型催化剂是效率最高、产量最高的催化剂。计算机模型显示,催化剂中的两种金属与二氧化碳分子结合在一起,可以更容易地反应和吸收进来的电子。"这降低了关键步骤的能量屏障,"米泽达解释道。
  研究人员说,这种新型催化剂的组成既便宜又丰富,他们计划进一步提高甲烷的生产效率。
上一篇:中国科学家成功制备超扁石墨烯薄膜

下一篇:最后一页
本站所刊登的各种资讯﹑信息和各种专题专栏资料,均为浙江热线-今日浙江版权所有,未经协议授权禁止下载使用。

Copyright © 2000-2020 All Rights Reserved