轉化率高達90%！新型催化劑可將CO2光解為甲酸等液體燃料

財聯社上海6月17日訊（編輯 黃君芝）將二氧化碳光解為甲酸（HCOOH）等可運輸燃料，將是應對大氣中二氧化碳含量上升的一種很好的方法。

為了協助這項任務，來自東京工業大學的研究團隊選擇了一種容易獲得的鐵基礦物，并將其加載到氧化鋁載體上，開發出一種催化劑，可以有效地將二氧化碳轉化為HCOOH，轉化率約為90%。

對許多人來說，電動汽車是一個有吸引力的選擇，一個關鍵原因是它們沒有碳排放。然而，許多電動車的一大缺點是續航里程短，充電時間長。這就是像汽油這樣的液體燃料有很大優勢的地方。它們的能量密度高、續航長，而且燃料補充快。

改用不同于汽油或柴油的液體燃料可以減少碳排放，同時保留液體燃料的優勢。

例如，在燃料電池中，甲酸可以在化學反應后釋放水和二氧化碳的同時為發動機提供動力。與此同時，如果甲酸是由大氣中的二氧化碳還原成HCOOH而產生的，那么就可以實現凈零排放，唯一的產物只有水。

大氣中不斷上升的二氧化碳含量及其對全球變暖的影響現已成為一種常見的新聞。當研究人員嘗試不同的方法來解決這個問題時，一個有效的解決方案出現了——將大氣中多余的二氧化碳轉化為富含能量的化學物質。

通過在陽光下對二氧化碳進行光還原來生產像甲酸這樣的燃料，最近引起了廣泛

，因為這一過程可以獲得兩方面的好處：它可以減少CO2的過量排放，也有助于緩解我們目前面臨的能源短缺問題。作為一種具有高能量密度的優秀氫氣載體，甲酸可以通過燃燒提供能量，同時只釋放出水作為副產品。

為了將這一有利可圖的解決方案變為現實，科學家們開發了光催化系統，可以在陽光的幫助下轉化二氧化碳。該系統由一個吸光基質（即光敏劑）和一個催化劑組成，該催化劑可以實現將二氧化碳還原成HCOOH所需的多電子轉移。由此開始了尋找合適的、高效的催化劑的工作。

固體催化劑被認為是這項任務的最佳人選，因為它們的效率和潛在的可回收性，多年來，許多鈷、錳、鎳和鐵基金屬-有機框架（MOFs）的催化能力已經被探索，這比其他金屬有一些優勢。然而，目前報道的大多數鐵基催化劑的主要產物都是一氧化碳，而不是HCOOH。

現在，這個問題被東京工業大學的研究團隊成功解決了。該團隊提出了一種氧化鋁支持的鐵基催化劑，該催化劑使用了α-FeOOH（針鐵礦）。新的α-FeOOH/氧化鋁催化劑顯示出卓越的二氧化碳到HCOOH的轉化性能，同時具有出色的可回收性。

研究人員表示：“我們想探索用更豐富的元素作為二氧化碳光還原系統的催化劑。我們需要一種具有活性、可回收、無毒和廉價的固體催化劑，這就是我們選擇像針鐵礦這樣廣泛存在的土壤礦物來進行實驗的原因。”

具體而言，該團隊采用了一種簡單的浸漬法來合成他們的催化劑。然后，在室溫下，在釕基光敏劑、電子供體和波長超過400納米的可見光的存在下，他們使用負載鐵的Al2O3材料進行光催化還原二氧化碳。

本文轉自:科創板日報