新技術可有效將二氧化碳變甲烷_風聞

美國《科學日報》網站2月2日報道

在許多國家，脱碳已經成為一項優先任務，科學界正在致力於“碳捕獲”技術。二氧化碳是導致全球變暖的主要温室氣體之一。如果二氧化碳能夠轉化為能源，那麼在解決環境問題上將是一箭雙鵰的事。由香港城市大學牽頭的一個聯合研究團隊研發出一種新的光催化劑，可以利用陽光有效地將二氧化碳轉化為甲烷燃料。他們的研究顯示，在反應過程的前8小時，所產生的甲烷數量接近翻了一番。

報道稱，這項研究由香港城市大學能源與環境學院副教授吳永豪博士牽頭，與澳大利亞、馬來西亞和英國的研究人員合作進行。他們的研究成果最近發表在德國科學期刊《應用化學》上，論文標題為《金屬有機骨架修飾氧化亞銅納米線用於選擇性光催化CO2還原為CH4》。吳永豪説：“受自然界光合作用的啓發，我們新設計的太陽能催化劑可以有效地將二氧化碳轉化為甲烷燃料，從而降低碳排放。此外，這種新的催化劑是由銅基材料製成的，材料供應充裕，因此價格可負擔。”他解釋説，利用光催化劑將二氧化碳轉化為甲烷在熱力學上具有挑戰性，因為化學還原反應包括同步轉移8個電子。在這一過程中更易產生對人類有害的一氧化碳，因為其只需要轉移兩個電子。他指出，在不同的研究中，研究人員使用半導體材料氧化亞銅作為光催化劑和電催化劑，將二氧化碳還原為一氧化碳和甲烷等其他化學產品。然而，該材料在還原反應中面臨若干限制，包括穩定性較差和非選擇性還原。從生成的混合物中分離和提純甲烷極具挑戰性，這給大規模應用造成了技術障礙。此外，氧化亞銅在短暫光照後極易受腐蝕，並轉化成金屬銅或氧化銅。

報道稱，為了克服這些挑戰，吳永豪及其團隊合成了一種新的光催化物，他們將氧化亞銅包裹在銅基金屬有機骨架中。利用這種新催化劑，研究小組可以控制電子的轉移，並且選擇性地產生純甲烷氣體。他們發現，與沒有包裹金屬有機骨架的氧化亞銅相比，在可見光的照射下，用金屬有機骨架包裹的氧化亞銅能將二氧化碳穩定地轉化為甲烷，而且產量幾乎翻番。此外，用金屬有機骨架包裹的氧化亞銅更耐用，其最大二氧化碳攝取量幾乎是裸露的氧化亞銅的7倍。