為了阻止溫室氣體效應(yīng),除了減少二氧化碳排放,還需要從發(fā)電廠的煙霧或空氣中去除二氧化碳。據(jù)外媒報道,斯坦福大學(xué)(Stanford University)的研究人員致力于將二氧化碳(CO2)轉(zhuǎn)化為其他有用的化學(xué)物質(zhì),如丙烷、丁烷或其他由碳和氫長鏈組成的碳?xì)淙剂稀?/P>

CO 2(黑色和紅色)和氫分子(藍(lán)色)在釕基催化劑的幫助下發(fā)生反應(yīng)。在右邊,未涂層的催化劑產(chǎn)生最簡單的碳?xì)浠衔铩淄椤T?/SPAN>左側(cè),涂層催化劑產(chǎn)生更長鏈的碳?xì)浠衔?,如丁烷、丙烷和乙烷。(圖片來源:斯坦福大學(xué))
該?;瘜W(xué)工程師Matteo Cargnello表示:“大體來說,可以制造汽油。為了捕獲盡可能多的碳,需要制造最長鏈的碳?xì)浠衔?。?-12個碳原子的鏈?zhǔn)亲罾硐氲??!?BR> 研究人員發(fā)明了一種新催化劑,通過在化學(xué)反應(yīng)中增加長鏈碳?xì)浠衔锏漠a(chǎn)量,來實現(xiàn)這一目標(biāo)。在相同的二氧化碳、氫、催化劑、壓力、熱量和時間條件下,其能產(chǎn)生比標(biāo)準(zhǔn)催化劑多1000倍的丁烷(這是在最大壓力下能產(chǎn)生的最長碳?xì)浠衔铮?BR> 這種新型催化劑由表面涂覆薄塑料層的釕元素組成。釕是一種稀有的過渡金屬,屬于鉑族。與其他催化劑一樣,這種催化劑能夠加速化學(xué)反應(yīng),而不會在反應(yīng)過程中被消耗掉。比起鈀和鉑等其他優(yōu)質(zhì)催化劑,釕的更本更低。
該團(tuán)隊花了七年時間來發(fā)現(xiàn)和完善這種新催化劑。問題在于,碳?xì)滏溤介L,生產(chǎn)就越困難。碳與碳的結(jié)合需要加熱和巨大的壓力,這一過程既昂貴又耗能。Cargnello表示,考慮到這一點,這是一個突破。在其實驗室的反應(yīng)器中,只需要更高的壓力,就可以生產(chǎn)汽油中的所有長鏈碳?xì)浠衔?。研究人員正在建造一個壓力更高的反應(yīng)器。
汽油在室溫下是液態(tài)的,與甲烷、乙烷和丙烷等短鏈氣體相比,更容易處理。甲烷、乙烷和丙烷等短鏈氣體很難儲存,而且容易泄漏。研究人員致力于利用所捕獲的碳,來制造液體燃料。想象一下碳中性循環(huán),二氧化碳被收集起來,轉(zhuǎn)化為燃料,再次燃燒,所產(chǎn)生的二氧化碳則開始新的循環(huán)。
完善聚合物
顯著提高反應(yīng)性的關(guān)鍵在于釕上的多孔塑料層。Cargnello實驗室的博士生Chengshuang Zhou通過研究和實驗改進(jìn)這種新涂層。Zhou表示,沒有涂層的催化劑可以很好地工作,但只能產(chǎn)生甲烷。這是一種最短鏈的碳?xì)浠衔?,只有一個碳原子和四個氫,根本算不上是真正的鏈?!皼]有涂層的催化劑表面覆蓋太多的氫,限制了碳與其他碳結(jié)合的能力。這種多孔聚合物可以控制碳?xì)浔龋寡芯咳藛T能夠通過相同的反應(yīng)生成更長的碳鏈。”
研究人員在SLAC國家實驗室,與領(lǐng)導(dǎo)Co-Access的Simon Bare博士的團(tuán)隊合作,利用同步加速器技術(shù)演示了這種特殊、關(guān)鍵的相互作用。
制造長鏈碳?xì)浠衔?,是捕獲碳的一種創(chuàng)新用途,但并不完美。研究人員還在探討其他催化劑和類似工藝,以將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有價值的工業(yè)化學(xué)品,比如用于制造塑料、甲醇和乙醇的烯烴。Cargnello指出:“如果能從二氧化碳中提取烯烴來制造塑料,將其變成可長期儲存的固體,將具有重要意義。”
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