写稿
投稿
美国研究人员最近在《美国国家科学院院刊》上发表的最新论文中描述了他们发明的一种新催化剂，可以通过增加化学反应中长链碳氢化合物的产量将二氧化碳转化为其他有用的化学物质，如丙烷、丁烷或其他碳氢化合物燃料。
这种新的催化剂是由元素钌（一种属于铂族的稀有过渡金属）组成的，涂有一层薄薄的塑料。像任何催化剂一样，这项发明加速了化学反应，但在这个过程中不会耗尽。钌也比其他优质催化剂（如钯和铂）便宜。在同等条件下，新催化剂产生的丁烷是标准催化剂在最大压力下产生最长碳氢化合物的1000倍。
斯坦福大学化学工程师马泰奥·卡涅罗团队花了7年时间来发现和改进这种新催化剂。新催化剂从反应中生产汽油的能力是一个突破。卡涅罗实验室的反应器只需要更大的压力来生产所有用于汽油的长链碳氢化合物，因此它们正在建造一个更高的压力反应器。
汽油在室温下是液态的，比甲烷、乙烷、丙烷等难以储存和挥发的“短链兄弟”更容易处理。卡涅罗的团队设想了一个碳中和循环，其中二氧化碳被收集并转化为燃料再次燃烧，由此产生的二氧化碳重新开始循环。
研究人员解释说，反应性显著提高的关键是钌上的多孔塑料层。未涂层的催化剂效果很好，但只产生甲烷，这是最短链的碳氢化合物，只有一个碳原子和四个氢键合。多孔聚合物控制碳氢比，使我们能够从相同的反应中产生更长的碳链。研究人员使用同步加速器技术来证明这种特殊而关键的相互作用。
卡涅罗承认，尽管长链碳氢化合物是捕获碳的创新用途，但它并不完美。他还在研究其他催化剂和类似的工艺，将二氧化碳转化为有价值的工业化学品，如烯烃、甲醇和乙醇，这些都可以在不“返回天空”的情况下隔离碳。
大气中的二氧化碳能成为构成化石燃料的长链碳氢化合物吗？当然可以，它需要自然光合作用和数百万年地质活动带来的高热和高压。科学家们不想等待数百万年来合成化石燃料，所以他们使用化学领域的最新进展——催化剂，来完成“加速”。本文的新催化剂能以前所未有的速度从二氧化碳中产生碳分子。在这个“魔法”的过程中，废弃的二氧化碳和大量的氢转化为乙烷、丙烷和丁烷链。所有这些都是燃料的来源。
往期精选回顾：
