近日，來(lái)自美國能源部下屬的勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室和新加坡南洋理工大學(xué)的科學(xué)家們利用光催化技術(shù)，研發(fā)出了將二氧化碳轉化為清潔能源的新方法。這是一個(gè)令人振奮的雙贏(yíng)結果，它不僅實(shí)驗過(guò)程十分環(huán)保(使用太陽(yáng)能)，而且轉化出的燃料也可為人類(lèi)所用。

　　金屬有機框架(metal-organic framework，MOF)，是一種由金屬離子和聚合物所組成的，用來(lái)貯存二氧化碳氣體的三維框架結構，它以其特殊的框架結構被廣泛的應用在了催化領(lǐng)域中?？蒲腥藛T們這次也采取了類(lèi)似的研究方向，由來(lái)自勞倫斯伯克利實(shí)驗室的鄭海梅所帶領(lǐng)的小組研制出了一種新的光催化劑，它含有金屬鎳的成分，可以輕易的融合在類(lèi)似于金屬有機框架的催化矩陣中。

　　但是，他們研發(fā)的催化矩陣可是青出于藍而勝于藍，它與傳統的金屬有機框架有一個(gè)很大的區別。當矩陣是剛體的時(shí)候，經(jīng)由它所催化出的材料會(huì )呈現一種類(lèi)似于海綿的形態(tài)，因此，由于表面積的增大，他們從根本上提高了矩陣轉化氣體的效率。

　　在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)期刊上，研究小組對于實(shí)驗進(jìn)行了報告，稱(chēng)該試驗有將二氧化碳完全轉化成一氧化碳的能力。“實(shí)驗結果顯示出，作為反應物的二氧化碳被100%的轉換成了一氧化碳，沒(méi)有任何雜質(zhì)。”鄭博士說(shuō)，“我們達到了最佳的實(shí)驗結果(沒(méi)有雜質(zhì))，這是該領(lǐng)域很大的一個(gè)進(jìn)步，因為這是有史以來(lái)第一次得到純凈的生成物。”

　　研究員們對于催化劑的制作也是下了狠功夫，為了成功合成含鎳的有機催化劑，他們首先將鎳的前體溶解在了三甘醇溶液里，之后再將溶液暴露在漫射的紅色激光下，來(lái)讓溶液吸收光能以供反應。在這個(gè)過(guò)程中，研究員們發(fā)現，當激光的波長(cháng)變化時(shí)，所生成的催化劑中化學(xué)成分比例也不同。從此，科學(xué)家們可以判斷出，哪些反應是由光催化的，哪些又是由熱能催化的。

　　研究員們通過(guò)使用氣體色譜法和質(zhì)量光譜法，發(fā)現了在室溫條件下，只要1克含鎳有機催化劑就可以成功轉化出400毫升的一氧化碳氣體。實(shí)驗過(guò)程中，該材料不僅反應效率非常高，而且還體現出了一定程度上的耐用性，也就是說(shuō)，這種方式可以經(jīng)受得起大規模，長(cháng)時(shí)間的使用。

　　他們的實(shí)驗結果潛在的助推了人類(lèi)在環(huán)保事業(yè)上的發(fā)展，該方法不僅效率高，產(chǎn)生的收益也很大。在該領(lǐng)域的研究也是有一段歷史了，2015年，加州大學(xué)伯克利分校的研究小組就已經(jīng)將使用鈷卟啉來(lái)作為催化劑進(jìn)行轉化的實(shí)驗公之于眾。將二氧化碳轉化成清潔能源被認為是一塊有利可圖的領(lǐng)域，該領(lǐng)域的主要獎項，Carbon X Prize會(huì )向成功的科研小組提供2千萬(wàn)美元的資金支持，也會(huì )幫助他們將實(shí)驗成果融入到人們生活中以進(jìn)行市場(chǎng)化的投產(chǎn)。所以說(shuō)如果研究成功，其潛在的利潤是巨大的。

　　“我們所生活的世界的化石燃料儲量已經(jīng)捉襟見(jiàn)肘，所以我們要研發(fā)出可行，創(chuàng )新的方法來(lái)找出它們的替代品，同時(shí)也要嚴格控制大氣中二氧化碳的含量。”鄭海梅說(shuō)“使用太陽(yáng)能來(lái)將二氧化碳轉化為清潔能源是一次全球性的嘗試，我們所展示的含鎳有機光催化劑是對含碳清潔能源實(shí)際量產(chǎn)的一次強有力的助推。”

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