神奇的“人造樹葉”，可製造替代汽油的液體燃料_風聞
Science_北京-不惧过往，不畏将来！2019-10-23 13:50
編譯／雷鑫宇 審稿／西莫 責編／張夢
研究人員製造了一種新型的人造葉裝置，可在陽光驅動下還原二氧化碳，併產生液體燃料原料。
據“每日科學網”近日報道，英國劍橋大學的研究人員在《自然·材料》雜誌中介紹了一種“人造葉”，它由陽光驅動，可以利用二氧化碳和水製造合成氣，進而用於開發可替代汽油的可持續液體燃料。
這種碳中和裝置在太陽能燃料領域樹立了新的標杆，它能直接以一種可持續的、簡單方式生產“合成氣”（syngas）。人造葉不消耗化石燃料，並且在多雲和陰天仍然有效。
合成氣是由氫和一氧化碳製成的，可用於製造燃料、藥物、塑料和化肥等諸多商品。
劍橋大學化學系Erwin Reisner教授説：“你可能沒有聽説過合成氣，但你每天都會用到由它製造的產品。找到可持續生產合成氣的方法，對於實現全球碳循環閉環和化學工業綠色化有重要意義。” Reisner教授花費了7年時間來實現這一目標。
人造葉的設計靈感來自於光合作用。Reisner教授等在人造葉片上設置了兩個吸光器，以及一種由天然富鈷元素製成的催化劑。當裝置浸入水中時，一個光吸收器在催化劑作用下產生氧氣，另一個光吸收器進行化學反應，將二氧化碳和水還原成一氧化碳和氫氣，形成合成氣混合物。
令研究人員驚喜的是，光吸收器在陽光不充足的雨天或者陰天也能工作。論文第一作者、博士生Virgil Andrei説：“由此可見，人造葉技術的應用不僅僅侷限於温暖的國度，或者陽光充足的夏季。用户可以在任何地方24小時使用它。”
其他類似的人造葉裝置通常只能產生氫氣。劍橋大學的研究人員表示，他們選用的吸光器和催化劑組合，是能夠可持續生產合成氣的關鍵。
與硅基或染料敏化材料製成的吸光器相比，鈣鈦礦吸光器能提供更高的光電壓和電流，為化學反應提供動力，進而將二氧化碳還原為一氧化碳。此外，鈷催化劑比鉑、銀催化劑的成本更低，且催化性能相對較高。
目前，Reisner教授團隊正在研究如何利用他們的技術製造出替代汽油的可持續液體燃料。Reisner教授説：“雖然合成氣已經被用於生產液體燃料，但它需要經歷合成氣製造和液體燃料轉化兩個步驟。我們希望能以二氧化碳和水為原料，通過一步法制造液體燃料。”
期刊來源：《自然·材料》
期刊編號：1476-1122
原文鏈接：
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/10/191021111826.htm
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