近日，來自美國能源部下屬的勞倫斯伯克利國家實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(zhuǎn)化為清潔能源的新方法。這是一個令人振奮的雙贏結(jié)果，它不僅實驗過程十分環(huán)保(使用太陽能)，而且轉(zhuǎn)化出的燃料也可為人類所用。

　　金屬有機(jī)框架(metal-organic framework，MOF)，是一種由金屬離子和聚合物所組成的，用來貯存二氧化碳?xì)怏w的三維框架結(jié)構(gòu)，它以其特殊的框架結(jié)構(gòu)被廣泛的應(yīng)用在了催化領(lǐng)域中。科研人員們這次也采取了類似的研究方向，由來自勞倫斯伯克利實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似于金屬有機(jī)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(lán)而勝于藍(lán)，它與傳統(tǒng)的金屬有機(jī)框架有一個很大的區(qū)別。當(dāng)矩陣是剛體的時候，經(jīng)由它所催化出的材料會呈現(xiàn)一種類似于海綿的形態(tài)，因此，由于表面積的增大，他們從根本上提高了矩陣轉(zhuǎn)化氣體的效率。

　　在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)期刊上，研究小組對于實驗進(jìn)行了報告，稱該試驗有將二氧化碳完全轉(zhuǎn)化成一氧化碳的能力。“實驗結(jié)果顯示出，作為反應(yīng)物的二氧化碳被100%的轉(zhuǎn)換成了一氧化碳，沒有任何雜質(zhì)。”鄭博士說，“我們達(dá)到了最佳的實驗結(jié)果(沒有雜質(zhì))，這是該領(lǐng)域很大的一個進(jìn)步，因為這是有史以來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(jī)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，來讓溶液吸收光能以供反應(yīng)。在這個過程中，研究員們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)激光的波長變化時，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(yīng)是由光催化的，哪些又是由熱能催化的。

　　研究員們通過使用氣體色譜法和質(zhì)量光譜法，發(fā)現(xiàn)了在室溫條件下，只要1克含鎳有機(jī)催化劑就可以成功轉(zhuǎn)化出400毫升的一氧化碳?xì)怏w。實驗過程中，該材料不僅反應(yīng)效率非常高，而且還體現(xiàn)出了一定程度上的耐用性，也就是說，這種方式可以經(jīng)受得起大規(guī)模，長時間的使用。

　　他們的實驗結(jié)果潛在的助推了人類在環(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)將使用鈷卟啉來作為催化劑進(jìn)行轉(zhuǎn)化的實驗公之于眾。將二氧化碳轉(zhuǎn)化成清潔能源被認(rèn)為是一塊有利可圖的領(lǐng)域，該領(lǐng)域的主要獎項，Carbon X Prize會向成功的科研小組提供2千萬美元的資金支持，也會幫助他們將實驗成果融入到人們生活中以進(jìn)行市場化的投產(chǎn)。所以說如果研究成功，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)捉襟見肘，所以我們要研發(fā)出可行，創(chuàng)新的方法來找出它們的替代品，同時也要嚴(yán)格控制大氣中二氧化碳的含量。”鄭海梅說“使用太陽能來將二氧化碳轉(zhuǎn)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(jī)光催化劑是對含碳清潔能源實際量產(chǎn)的一次強(qiáng)有力的助推。”

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