新催化剂将二氧化碳转化促进到燃料中

由MIT团队开发的具有多孔蜂窝状结构的银基催化剂材料可以选择性地将二氧化碳（CO2）转化为一氧化碳（CO）。

麻省理工学院的科学家开发了一种新的催化剂材料，为生产二氧化碳排放产生燃料提供设计原则。调查结果表明，利用世界现有的燃料储存和分配基础设施的路线，而无需向大气增加净温室排放。

新型催化剂仅通过其第一阶段 - 转换二氧化碳（CO2）到一氧化碳（CO）来实现该过程，解释了一个新研究的高级研究员化学瑜谢康森特纳助理教授。但他说，这是将二氧化碳转换为包括燃料的其他化学物质的关键初步步骤;已经建立了将CO和氢转化为各种液体燃料和其他产品的方法。

这项研究显示本周在国际化学杂志Angewandte Chemie。它的作者是MIT的研究生YOUNGMIN YOON; Anthony Shoji Hall，这是一位前麻州博士后，现在是约翰霍普金斯大学材料科学教授;和Surendranath，谁是Paul M. Cook Career Development Assistant教授，麻省理工学院教授。

“二氧化碳转换问题是如何选择性地转换它，”Surendranath说。

虽然该基本分子可以形成几乎任何碳基化学的基础，但棘手的部分是产生一种系统，其中CO2一致地转化为可以进一步加工成所需材料的单一最终产物。他说，新系统只提供了那种选择性，具体的转换途径 - 事实上，这种途径的整个范围。如果使用太阳能或风力产生的氢和CO，则整个过程可能是碳中性的。

可调转换

“你想要什么是可调催化剂，”他说，这只是这支球队以高孔银电极材料的形式开发的。他说，根据这种材料的精确配方，可以设计该催化剂的变化，其中“每个可以设计用于不同的应用程序”。

研究人员了解到，通过调整材料毛孔的尺寸，它们可以使系统能够在最终产品中产生所需比例的CO。

大多数努力“调谐”CO生产的银催化剂的选择性集中于改变表面活性位点化学。然而，通过这种配方，一种称为银逆蛋白石的材料，是确定效果的材料的孔结构。“我们发现的是非常简单的，”Surendranath说。“你可以调整孔径尺寸以调整催化剂的选择性和活性，而不会改变表面有效位点化学。”

蜂窝结构

多孔材料可以通过在导电电极基板上沉积微小的聚苯乙烯珠，然后在表面上电沉积银，然后溶解脱离珠子，留下尺寸由原始珠子确定的孔。由于通球自然组织在一起时自然组织，这种方法产生六边形细胞的蜂窝状结构，Surendranath解释说。

事实证明，改变该多孔催化剂的厚度会产生双效果：随着多孔逆蛋白石较厚，催化剂更强烈地促进CO 2的生产促进多达三次，同时还抑制了替代反应，将H 2（氢气）的生产，通过多达十倍。使用这种综合效应，CO的生产可以很容易地改变，以组成5至85％的反应输出。该研究的结果提供了基本洞察力，可适用于设计其他催化剂材料，用于从CO2的燃料生产。

该前进代表了二氧化碳转化为可用燃料的一步，初步示范仅在实验室规模小。因此，这仍然有很多工作仍然是制造运输燃料的实用方法。但由于这一初始转换步骤的选择性和效率使得来自二氧化碳的燃料生产总体效率的上限，在Surendranath说，该工作提供了关键的根本洞察如何为如何更换现有化石来制造碳中性技术-Fuel System - 虽然能够使用所有现有的加油站，送货车辆和储罐的所有现有基础设施。

最终，转换设备可以直接连接到来自化石燃料发电厂的排放流，例如，将CO2转换成燃料，而不是将其释放到大气中。Surendranath说，“我们非常乐观”该过程可以成功开发。如果是，这可以代表“闭合人为碳循环”，通过使用可再生发电来将温室气体排放变成燃料。

实质上，他说，净进程将在多年前在地球上进行植物和蓝藻进行同样的事情，以便首先生产化石燃料：从空气中取出二氧化碳并将其转化为更复杂的分子。但在这种情况下，在实验室或工厂中需要在实验室或工厂中快速复制过程而不是在几千年内进行。“这是一个相同的东西，让我们首先让我们成为这些燃料，”他说，“但我们需要比自然光合作用更快更高效地进行。”

本文可能对日本国家材料科学研究所研究员肯辛斯·嘉·····凯斯（Tsukuba），日本，日本国家研究所研究员肯萨卡···凯斯表示，本文可能对生产燃料进行巨大影响。“最近，许多作品只是专注于应用方，从而使对基础科学的贡献造成较少。然而，这项工作似乎试图为基础知识提供对科学的重要问题。“因此，这项研究具有“高价值”，他说。

该研究得到了科学研究空军办公室和化学的麻省理工学院，是通过麻省理工学院能源倡议的低碳能源中心进行研究的一部分，该研究所是研究所的气候变化行动计划的一部分。

出版物：Youngmin Yoon等，“银催化剂培培的调整促进了选择性二氧化碳转化为燃料，”Angewandte Chemie，2016; DOI：10.1002 / ANIE.201607942