布朗大學(xué)的二氧化碳捕獲和轉(zhuǎn)化中心的一組研究人員發(fā)現(xiàn)，泡沫銅可以提供一種將過量的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的工業(yè)化學(xué)品（包括甲酸）的新方法。

羅德島州普羅維登斯市（布朗大學(xué)）一項新的研究表明，在涉及二氧化碳的反應(yīng)中，由泡沫狀的銅制成的催化劑與由光滑的銅制成的催化劑具有很大的電化學(xué)性質(zhì)。布朗大學(xué)的二氧化碳捕獲和轉(zhuǎn)化中心的科學(xué)家進(jìn)行的這項研究表明，泡沫銅可以提供一種將過量的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的工業(yè)化學(xué)品的新方法。

該研究發(fā)表在《 ACS Catalysis》雜志上。

利用二氧化碳的方法

隨著大氣中二氧化碳含量的不斷上升，研究人員正在尋找利用它的方法。一種方法是捕獲發(fā)電廠和其他設(shè)施排放的二氧化碳，并將其用作生產(chǎn)工業(yè)化學(xué)品的碳源，目前大多數(shù)工業(yè)化學(xué)品是由化石燃料制成的。問題在于二氧化碳非常穩(wěn)定，將其還原為反應(yīng)性和有用的形式并不容易。

“銅作為減少CO2的電催化劑已經(jīng)被研究了很長時間，并且它是唯一能夠?qū)O2還原為有用的碳?xì)浠衔锏慕饘?，”這項新研究的資深作者，工程學(xué)教授Tayhas Palmore說?！坝雄E象表明，如果使平面銅的表面變粗糙，將會為與CO2反應(yīng)創(chuàng)建更多的活性位?！?/p>

僅在最近幾年才開發(fā)的泡沫銅提供了Palmore及其同事所期望的表面粗糙度。通過在氫氣和強(qiáng)電流存在下將銅沉積在表面上來制成泡沫。氫氣泡使銅沉積在海綿狀孔和大小不同的通道中。

在將泡沫銅沉積在電極上之后，研究人員進(jìn)行了實驗，以觀察與水中的CO2進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)會生成哪種產(chǎn)品。實驗由布朗工程學(xué)院Palmore實驗室的化學(xué)研究生Sujat Sen和Dan Liu進(jìn)行。

泡沫銅的作用

實驗表明，泡沫銅將CO2轉(zhuǎn)化為甲酸（一種通常用作生產(chǎn)生物燃料的微生物的原料的化合物）的效率要比平面銅高得多。該反應(yīng)還產(chǎn)生了少量的丙烯，這是一種有用的烴，以前在涉及銅的反應(yīng)中從未報道過。

“產(chǎn)品分布是獨特的，并且與平面電極所報道的完全不同，這令人驚訝，” Palmore說?！拔覀円呀?jīng)確定了二氧化碳電還原中要考慮的另一個參數(shù)。不僅是這種化學(xué)作用的方向是金屬，而且是催化劑的結(jié)構(gòu)。”

既然很顯然架構(gòu)很重要，那么Palmore和她的同事們正在努力研究調(diào)整架構(gòu)時會發(fā)生什么。她說，很可能不同深度或直徑的孔會從二氧化碳原料中產(chǎn)生不同的化合物。最終，有可能將泡沫銅調(diào)向特定的所需化合物。

Palmore說，她對銅還有更多的了解感到驚訝。

長期研究電催化作用

她說：“人們研究銅的電催化作用已有幾十年了?！?“令人驚奇的是，我們?nèi)匀豢梢詫ζ溥M(jìn)行更改以影響所生產(chǎn)的產(chǎn)品。”

這項研究工作是布朗捕獲和轉(zhuǎn)化二氧化碳中心更大努力的一部分。該中心由美國國家科學(xué)基金會（National Science Foundation）資助，正在研究各種可以將CO2轉(zhuǎn)化為可用形式的碳的催化劑。

該中心的負(fù)責(zé)人帕爾默說：“目標(biāo)是尋找從可持續(xù)的碳源生產(chǎn)一些世界上最大量的化學(xué)品的方法，地球不僅需要碳的過量，而且迫切需要減少這種碳的來源?！?“這是我們科學(xué)家們開始思考如何以更可持續(xù)的方式生產(chǎn)工業(yè)化學(xué)品并同時控制成本的一種方式。只要生產(chǎn)依賴化石燃料，日用化工產(chǎn)品的成本就不會上漲，而是上漲?！?/p>

文章來源:網(wǎng)絡(luò)