新能源网首页 | 放到桌面

太阳能 生物质能 风能 新材料
行业|技术前沿应用|专题生态环保节能减排低碳生活上市公司
资讯企业动态业内资讯产业分析人物访谈政策法规投资融资统计数据本网公告|展会展会日历本网参展展会动态|产业园
专题: 生物质颗粒机 生物质压块机 生物质压块燃料 生物质颗粒燃料 锂离子电池 小型风力发电机 垂直轴风力发电机 LED灯 太阳能热水器 太阳能路灯 逆变器 太阳能电池板
当前所在位置:首页 > 技术 > 科技前沿
科技前沿】 【技术文献】 【专家视点】 【设备选型】 【应用实例】 【解决方案】 【技术参数】 【行业标准

铜催化剂促成人工光合作用,碳基燃料的绿色未来?

来源: china-nengyuan.com   更新时间:2018-12-26 20:30:01    
铜催化剂促成人工光合作用,碳基燃料的绿色未来?

  伯克利实验室(Berkeley Lab)和人工光合作用联合中心(Joint Center for Artificial Photosynthesis)的研究人员已经证明,将二氧化碳回收转变为有价值的化学物质(如乙烯和丙醇),以及燃料(如乙醇),既经济又高效——所有这些都可以通过在单一铜催化剂上的特定产品活性点来实现。

  这项研究发表在12月17日出版的《自然催化》杂志上。

  几十年,科学家们一直在寻找有效的方法来消除空气中多余的二氧化碳排放,并将它们循环利用成可再生燃料等产品。但是将二氧化碳转化为有用的化学物质的过程是冗长的、昂贵的、浪费的,因此在经济上和环境上都不可行。

  行动的方向

  JCAP的研究员乔尔阿格(Joel Ager)领导了这项研究,他说,当你拿一块铜金属时,它可能摸起来很光滑,但在微观层面上,表面实际上是凹凸不平的,这些凹凸就是科学家们所说的活性点。阿格是伯克利实验室材料科学部的科学家,也是加州大学伯克利分校材料科学与工程系的副教授。

  这些活性点是电催化的神奇之处:铜表面的电子与二氧化碳和水进行一系列的相互作用,将它们转化为乙醇燃料等产品;乙烯,塑料袋的前身;丙醇,一种在制药工业中常用的物质。

  自从1980年代,人们发现可以将碳转化为各种有用的产品,人们总是认为其活跃反应并非针对于特定于产品——换句话说,你可以使用铜作为催化剂制造乙醇、乙烯、丙醇、或其他碳基化学品,但是你必须通过很多分离的步骤,穿过中间阶段形成的残余化学物质才能达到你的目的地——最终化学产物。

  绿色或可持续化学的目标是在化学合成过程中得到你想要的产品,阿格说。你不想花功夫把你不想要的东西和理想的产品分开,因为那样既昂贵又不环保。这种成本和浪费降低了碳基太阳能燃料的经济可行性。

  所以当阿格和合作者Yanwei Lum,他是加州大学伯克利分校的博士,共同研究时,阿格实验室的学生正在研究太阳能燃料项目的铜催化性能,他们想知道,如果像自然界中的光合作用一样,可以利用太阳能电池中的电子来驱动铜催化剂的特定活性点,是否可以制造碳基燃料或化学品,阿格说。


伯克利实验室和人工光合作用联合中心的研究人员已经证明,将二氧化碳循环利用转变为有价值的化学品(如乙烯和丙醇)以及乙醇等燃料中,既经济又高效 - 所有产品都可以通过单一铜催化剂上的特定产品活性点来实现。图片来源:Joel Ager和Yanwei Lum / Berkeley Lab

  通过护照追踪化学品来源

  以前的研究表明,氧化或生锈的铜是制造乙醇、乙烯和丙醇的优良催化剂。阿格说,研究人员推测,如果铜表面的活性点实际上是特定于产品的,他们可以通过碳同位素追踪这些化学物质的来源,就像护照上的戳记可以告诉我们去过哪些国家一样。

  阿格说:“当我们想到这个实验时,我们认为这是一个不太主流的想法,如果可以尝试一下,那真是太疯狂了。但我们不能抛弃这个想法,我们也认为它会起作用,因为我们以前对同位素的研究使我们能够发现新的反应途径。”

  所以在接下来的几个月里,Lum和阿格用碳的两种同位素——碳12和碳13——做了一系列的实验,作为护照上的印章。二氧化碳用碳12标记,一氧化碳——碳碳键形成的关键中间体——用碳13标记。根据他们的方法,研究人员推断,在一种产品中发现的碳-13与碳-12的比例将决定该化学产品源自哪个活性点。

  Lum进行了数十次实验,并在JCAP使用最先进的质谱和核磁共振(NMR)光谱分析了结果,他们发现其中三种产品——乙烯、乙醇和丙醇——具有不同的同位素特征,表明它们来自催化剂的不同位置。Lum说,这一发现激励了未来的工作,以分离和识别这些不同的活性点。Lum说,将这些特定于产品的活性点放入单一催化剂中,总有一天会非常高效和有选择性产生化学产品。

  化工制造业将迎来更加绿色的日子

  研究人员的新方法——阿格描述为一个简单的化学环境和经济转折——是他们期望中的绿色化学制造的新开端,其中太阳能电池可以将电子馈送到铜催化剂上的特定活性点,以优化乙醇燃料的生产。

  他说,也许有一天,这项技术可以使类似“日光精炼厂”的设施成为可能,由太阳能驱动,将二氧化碳从大气中提取出来,创造出一系列有用的产品。

  (原文来自:每日科学 综合)

独家稿件声明:
新能源网(www.china-nengyuan.com)独家稿件,转载请注明出处及译、作者。
信息合作请联系:0571-28068180,28068199,28068187,违者追究其法律责任。
返回列表 | 加入收藏 | 】
我要存档: 将本文以PDF形式 打开 | 下载
我要分享:
我要收听: 新能源网官方微博 @ @
相关文章  
·特斯拉Model3、宝马i3减速器齿轮基本 2019/05/23 ·北大研究员实现分米级单晶单层六方氮 2019/05/23
·福建物构所可见光光催化氧化还原反应 2019/05/23 ·中国科大等发表燃烧综述论文 2019/05/23
·新技术巧解辉钼矿高值化绿色利用之困 2019/05/23 ·一台生物反应器运达太空 将二氧化碳 2019/05/23
·供应限制下BMS相关器件替代选择 2019/05/22 ·激光焊接时如何正确使用保护气体 2019/05/21
·大连化物所等在二维钙钛矿单晶探测器 2019/05/21 ·实验室里长出的这块宝石 居然还能当“ 2019/05/21
·英国一大学研究数学模型帮助自动驾驶 2019/05/20 ·我国首台可复用液氧甲烷火箭发动机全 2019/05/20
·过渡金属硫化物中伊辛超导电性研究取 2019/05/17 ·上海光机所成功制备单晶全无机钙钛矿 2019/05/17
·研究人员开发专用织物 用于可清洗和 2019/05/17 ·南加州大学研究人员开发了四个翅膀的 2019/05/17
·高性能金属激光增材制造装备及工艺开 2019/05/16 ·微电子所在新型负电容FinFET器件研究 2019/05/16
·智慧搬运助力提升行业自动化水平 2019/05/15 ·电解电容在低温下的ESR问题分析! 2019/05/15
新能源网官方微博  
能源通会员广告服务网络推广会员积分帮助中心联系我们关于我们 | 官方微博:
新能源网 版权所有 2010-2019 中华人民共和国电信与信息服务业务经营许可证 浙B2-20100234-7 浙公网安备33010602000811号
业务(新能源网):0571-28068180,28068199,28068187  客服:0571-28068180,28902366  链接推广:0571-28902366  展会合作:0571-28068187
业务QQ:  客服QQ:  推广QQ:
 太阳能光伏:点击这里加入此群  太阳能光热:点击这里加入此群  风能:点击这里加入此群  生物质能:点击这里加入此群  LED新光源:点击这里加入此群
 储能与电池:点击这里加入此群  新能源汽车:点击这里加入此群
杭州创搏网络科技有限公司  总部地址:杭州市文三路477号华星科技大厦六层