铜催化剂将二氧化碳转化为乙醇

美国大多数汽车和卡车都使用90%的汽油和10%的乙醇，这是一种主要由发酵玉米制成的可再生燃料。但是，每年生产美国司机消耗的140亿加仑乙醇需要数百万英亩的农田。

斯坦福大学科学家最近的一项发现可能会导致一种新的，更可持续的方法来制造没有玉米或其他作物的乙醇。该技术有三个基本组成部分：水，二氧化碳和通过铜催化剂输送的电力。结果发表在美国国家科学院院刊上。

副教授Thomas Jaramillo(左)和SLAC科学家Christopher Hahn证明了设计铜催化剂的可行性，该催化剂可将二氧化碳转化为乙醇，而无需玉米或其他作物。(图片来源：Mark Shwartz /斯坦福大学)

“我们的远程目标之一是以不影响全球食品供应的方式生产可再生乙醇，”研究主要研究员Thomas Jaramillo说，他是化学工程副教授在斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室的光子科学。

“铜是在室温下可以生产乙醇的少数催化剂之一，”他说。“你只需要喂电，水和二氧化碳，就可以生产乙醇。问题在于它还同时生产其他15种化合物，包括甲烷和一氧化碳等低价值产品。分离这些产品将是一个昂贵的过程，需要大量的能源。“

科学家们希望设计铜催化剂，选择性地将二氧化碳转化为更高价值的化学品和燃料，如乙醇和丙醇，很少或没有副产品。但首先，他们需要清楚地了解这些催化剂的实际运作方式。这就是最近的调查结果。

铜晶体

对于PNAS研究，斯坦福大学团队选择了三种结晶铜样品，称为铜(100)，铜(111)和铜(751)。科学家用这些数字来描述单晶的表面几何形状。

“铜(100)，(111)和(751)看起来几乎完全相同，但它们的原子排列在表面上的方式有很大不同，”SLAC的副研究员兼共同主要作者克里斯托弗·哈恩说。研究。“我们工作的实质是了解铜的这些不同方面如何影响电催化性能。”斯坦福科学家设计了一种大型铜催化剂，可以从二氧化碳和水中生成乙醇。(图片来源：Mark Shwartz /斯坦福大学)

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