將二氧化碳轉換為燃料

佛羅里達的一位化學教授發現了一種觸發合成材料的光合作用的新方法，能將溫室氣體轉換為潔凈的空氣，並同時產生能量。這一發現已發表在材料化學雜誌A輯上。

這一過程有助於研發大大減少與氣候變化相關的溫室氣體量的相關技術，並同時以清潔的方式產生能量。

Credit: UCF

中佛羅里達大學(UCF)助理教授Fernando Uribe-Romo說道：「這是一項突破性工作。從科學觀點看，製造出一種能吸收特定顏色光的材料十分困難，但從社會觀點來看我們對能減少溫室氣體的技術的研發做出了一定的貢獻。」

Uribe-Romo和他的學生團隊創造了一種新的方法，能觸發金屬有機骨架(MOF，也是在煎蛋見過很多次了)材料的化學反應，將二氧化碳分解為無害的有機材料。可以將其理解為人工光合作用過程，類似於植物將二氧化碳和光能轉換為食物。不過相比產生食物，Uribe-Romo的方法產生的是太陽能燃料。

這也是全球科學家近些年所追求的，但其中的挑戰在於找到一種能利用可見光觸發這一化學轉換的方法。紫外線的能量足夠，能使常見材料發生這一反應，比如二氧化鈦，但紫外線在地球接收到的光中僅佔4%。可見光波——紫光到紅光才是太陽光中的主要部分，但是少有材料能吸收這些光進行化學反應將二氧化碳轉換為燃料。

Credit: UCF: Bernard Wilchusky

研究者嘗試了各種材料，但能吸收可見光的十分罕見且昂貴，比如鉑、錸以及銥。

Uribe-Romo使用了常見的無毒材料——鈦，並添加有機分子作為捕光天線，進行嘗試，看能否生效。這種捕光天線分子名為N-alkyl-2-aminoterephthalates被集成到金屬有機骨架之後可以吸收特定顏色的光。在此研究中能吸收藍光。

該團隊組裝了一個藍色LED光反應器來測試這一假設。將測定量的二氧化碳緩緩輸入到看起來像日晒床的藍光圓柱體光反應器中，觀察反應是否發生。腔體內部的LED燈條發出藍色光線，模擬太陽光的藍光波長。

實驗發現的確起作用了，化學反應將二氧化碳轉換為兩種簡化形式的碳，形成兩種太陽能燃料甲酸鹽和甲醯胺，並在此過程中清潔了空氣。

credit: 煎蛋畫師Kolalc

既然讀者沒什麼反應那麼視頻以後也就不翻譯了，from: https://www.youtube.com/watch?v=cdTuwe2SruA

Uribe-Romo說道：「目標是繼續調整該方法，提高其效率。」

Uribe-Romo想嘗試調整合成材料，使得利用其他波段的可見光也能觸發這一反應。如果能夠成功，將能大大幫助減少溫室氣體。

「想法是建立許多捕捉大量二氧化碳的基站，比如靠近發電廠。氣體會被吸入基站中，經過該過程循環併產生能量，輸入到發電廠中。」

也許某天家主也能購買這種材料做成的屋瓦，清潔附近的空氣同時為自家提供能量。

Uribe-Romo說道：「這可能會帶來一波新的技術和基礎設施建設浪潮。」

論文原文：DOI:10.1039/C7TA00437K

本文譯自 phys，由譯者 CliffBao 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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