新型“人工樹葉”裝置可轉化清潔燃料

“人工樹葉”是一種模仿植物光合作用原理的材料或裝置。一個國際研究團隊日前研發出一種新型“人工樹葉”裝置，借助催化劑能夠利用太陽能將二氧化碳轉化為清潔燃料和化學品，為可持續能源和化工生產提供了新途徑。

在本項研究中，英國劍橋大學與美國加利福尼亞大學伯克利分校等機構組成的研究團隊在可高效利用太陽能的鈣鈦礦材料“人工樹葉”表面附著了一種銅納米花催化劑。

與大多數只能將二氧化碳轉化為單碳分子的金屬催化劑不同，銅納米花催化劑獨特的花瓣狀三維結構賦予其更優異的催化性能，能夠將二氧化碳轉化為含有兩個碳原子的復雜碳氫化合物（如乙烷和乙烯），而這些化合物是生產液體燃料、化學品和塑料等的關鍵原料。

目前，幾乎所有的碳氫化合物都來自化石燃料。研究團隊開發的新方法可以將二氧化碳、水和甘油制成清潔的化學品和燃料，且不會產生任何額外的碳排放。

為進一步提高效率，研究團隊還在裝置中引入硅納米線電極來氧化甘油，大幅提升了反應效率。新裝置能更高效產出碳氫化合物，同時生成甘油酸、乳酸等高附加值化學品，可應用于制藥、化妝品和化學合成領域。

研究人員表示，盡管目前該裝置將二氧化碳轉化為碳氫化合物的轉化率僅為10%左右，但研究團隊對通過優化催化劑設計提高轉化率充滿信心。

該研究成果日前發表在英國《自然-催化》雜志上。