液態(tài)陽光”（Liquid Sunshine），是指生產(chǎn)過程中碳排放極低或為零時制得的甲醇。即“清潔甲醇”和“綠色甲醇”。

目前，全球都在進(jìn)行CO2的減排工作。一般認(rèn)為，在對生產(chǎn)制造、交通運(yùn)輸、建筑加熱和冷卻進(jìn)行去碳化的過程中，最好的選擇便是利用可再生電力直接或間接地替換化石燃料。

大氣中二氧化碳的濃度正在穩(wěn)步增加，許多科學(xué)家認(rèn)為這是對環(huán)境有很大影響的。然而，新的研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在可以從大氣中收集二氧化碳并將其轉(zhuǎn)化為可用的燃料甲醇——這可能是可持續(xù)能源生產(chǎn)的里程碑。

在美國能源部阿貢國家實驗室最近的一項研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，陽光與銅催化劑一起可用于將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇。作為一種液體燃料，甲醇為工業(yè)提供了尋找滿足美國能源需求的額外來源的潛力。

二氧化碳就是這樣一種穩(wěn)定的分子。它是燃燒幾乎所有東西的副產(chǎn)品，也是氣候變化問題日益惡化的已知罪魁禍?zhǔn)住！芭c其擔(dān)心大氣中不斷增加的二氧化碳，這也可能是一個發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生可持續(xù)能源的新方法的機(jī)會，”該研究的作者、阿貢杰出研究員 Tijana Rajh 說。

該研究闡明，在光催化過程中，氧化亞銅 (Cu2O) 是一種半導(dǎo)體，當(dāng)它暴露在光線下時，它會產(chǎn)生電子并可以與許多化合物發(fā)生反應(yīng)或還原。在被激發(fā)后，電子在催化劑的低能價帶中留下一個正空穴，這反過來又可以氧化水。

“這種光催化劑特別令人興奮，因為它具有我們使用過的最負(fù)導(dǎo)帶之一，這意味著電子有更多的勢能可用于進(jìn)行反應(yīng)，”Rajh 說。

以前使用光催化劑（例如二氧化鈦）來減少二氧化碳的嘗試往往會產(chǎn)生各種產(chǎn)品的混合物，從醛到甲烷。Rajh 解釋說，這些反應(yīng)缺乏選擇性使得難以分離可用的燃料流。

將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用能源的想法來自大自然本身，這種情況經(jīng)常發(fā)生?？纯垂夂献饔玫倪^程，它使用二氧化碳來制造食物，那么為什么我們不能用它來制造燃料。這個假設(shè)被證明是一個復(fù)雜的問題，因為為了制造甲醇，它不僅需要一個電子，還需要六個，”研究解釋說。

通過從二氧化鈦轉(zhuǎn)換為氧化亞銅，科學(xué)家們開發(fā)了一種催化劑，該催化劑不僅具有更負(fù)的導(dǎo)帶，而且其產(chǎn)品的選擇性也顯著提高。這種選擇性不僅來自氧化亞銅的化學(xué)性質(zhì)，還來自催化劑本身的幾何形狀。應(yīng)用納米科學(xué)，該研究能夠干預(yù)表面以誘導(dǎo)某些熱點或改變目標(biāo)物體的表面結(jié)構(gòu)，”Rajh 說。

通過這種 “干預(yù)”，技術(shù) Rajh 與滑鐵盧大學(xué)助理教授、共同研究員 Yimin Wu 一起設(shè)法創(chuàng)造了一種有點人格分裂的催化劑。他們開發(fā)了一種具有不同切面的氧化亞銅微粒，就像鉆石有不同的切面一樣。微粒的許多方面是惰性的，但其中一個在推動二氧化碳還原為甲醇方面非?；钴S。

根據(jù)這項研究，這個方面如此活躍的原因在于兩個獨(dú)特的方面。首先，二氧化碳分子與其結(jié)合的方式使得分子的結(jié)構(gòu)實際上略微彎曲，從而減少了減少所需的能量。其次，水分子也在非常接近二氧化碳分子被吸收的地方被吸收。

在這個過程中，“為了制造燃料，必須減少二氧化碳，而水必須被氧化，”Rajh 說。同樣，“光催化中的吸附構(gòu)象極其重要——如果一個二氧化碳分子以一種方式吸收，它可能完全沒用。但如果它是彎曲的結(jié)構(gòu)，它會降低要減少的能量?！?/p>

歡迎關(guān)注：郭鵬學(xué)暖通。