将二氧化碳转化为可用能源

想象一下，如果二氧化碳(CO2)很容易转化为可用的能量。每次你呼吸或驾驶汽车时，你都会产生一种生成燃料的关键成分。像植物中的光合作用一样，我们可以将二氧化碳转化为对日常生活至关重要的分子。现在，科学家们又向前迈进了一步。

美国能源部(DOE)布鲁克海文国家实验室的研究人员是科学合作的一部分，该合作已经确定了一种新的电催化剂，可以有效地将二氧化碳转化为一氧化碳(CO)，这是一种高能分子。他们的研究结果发表在2月1日的能源与环境科学杂志上。

“有很多方法可以使用CO，”布鲁克海文科学家Eli Stavitski和论文作者说。“你可以用它来反应生成富含能量的氢气，或用氢气生产有用的化学物质，如碳氢化合物或酒精。如果有一条可持续的，具有成本效益的将二氧化碳转化为二氧化碳的途径，那将极大地造福社会。“

科学家长期以来一直寻求将二氧化碳转化为二氧化碳的方法，但传统的电催化剂无法有效地引发反应。这是因为称为氢析出反应(HER)或“水分解”的竞争反应优先于CO2转化反应。

一些贵金属，如金和铂，可以避免HER并将CO2转化为CO;然而，这些金属相对稀少且太昂贵而不能用作具有成本效益的催化剂。因此，为了以经济有效的方式将二氧化碳转化为二氧化碳，科学家使用了一种全新的催化剂。他们使用单个镍原子代替贵金属纳米粒子。

“散装的镍金属很少被选为将二氧化碳转化为二氧化碳的有希望的候选者，”哈佛大学罗兰研究员和该论文的通讯作者王浩天说。“一个原因是它很好地完成了HER，并大大降低了二氧化碳减排的选择性。另一个原因是，如果产生任何CO分子，其表面很容易被CO分子中毒。“

然而，单个镍原子会产生不同的结果。

“单个原子更喜欢生产CO，而不是竞争HER，因为大块金属的表面与单个原子非常不同，”Stavitski说。

Klaus Attenkofer，也是布鲁克海文科学家和该论文的共同作者，补充说：“金属表面有一种能量潜力 - 它是均匀的。而在一个原子上，表面上的每个地方都有不同的能量。“

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