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美國研究人員近日發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上的最新論文中描述了他們發(fā)明的一種新催化劑，可通過增加化學反應中長鏈碳氫化合物的產(chǎn)量來將CO2轉化為其他有用的化學品，例如丙烷、丁烷或其他由碳和氫長鏈組成的碳氫化合物燃料。
這種新催化劑由元素釕（一種屬于鉑族的稀有過渡金屬）組成，涂有一層薄薄的塑料。像任何催化劑一樣，這一發(fā)明加速了化學反應，卻不會在過程中耗盡。釕還具有比其他高質(zhì)量催化劑（如鈀和鉑）便宜的優(yōu)勢。在相同條件下，新催化劑產(chǎn)生的丁烷，是標準催化劑在最大壓力下可產(chǎn)生的最長碳氫化合物的1000倍。
斯坦福大學化學工程師馬泰奧·卡涅羅團隊花了7年的時間來發(fā)現(xiàn)和完善這種新催化劑。新催化劑能從反應中生產(chǎn)汽油的能力是一項突破。卡涅羅實驗室的反應器只需更大的壓力來生產(chǎn)所有用于汽油的長鏈碳氫化合物，因此他們正在建造一個更高壓力的反應器。
汽油在室溫下是液態(tài)的，因此比難以儲存并且容易揮發(fā)的短鏈兄弟，如甲烷、乙烷和丙烷，更容易處理。卡涅羅團隊設想了一個碳中和循環(huán)，其中CO2被收集、轉化為燃料再次燃燒，由此產(chǎn)生的二氧化碳重新開始循環(huán)。
研究人員解釋說，反應性顯著提高的關鍵是釕上的多孔塑料層。未涂層的催化劑效果很好，但只會產(chǎn)生甲烷，這是最短鏈的碳氫化合物，它只有一個碳原子與四個氫鍵合。多孔聚合物控制碳氫比，使我們能夠從相同的反應中產(chǎn)生更長的碳鏈。研究人員使用同步加速器技術證明了這種特殊且關鍵的相互作用。
卡涅羅承認，雖然長鏈碳氫化合物是捕獲碳的一種創(chuàng)新用途，但并不完美。他還在研究將CO2轉化為有價值工業(yè)化學品的其他催化劑和類似工藝，例如用于制造塑料的烯烴、甲醇和乙醇，所有這些都可在不將CO2“返回天空”的情況下隔離碳。（記者張夢然）
來源：科技日報
