麻省理工学院化学家开发的一种新催化剂材料提供了关键的见解，即从二氧化碳(温室气体排放的主要组成部分)生产液体燃料的设计要求。研究结果表明，该途径将利用世界现有的基础设施进行燃料储存和分配，而不会向大气中增加净温室气体排放。
新催化剂仅通过其第一阶段 - 将二氧化碳(CO2)转化为一氧化碳(CO)进行处理，化学助理教授Yogesh Surendranath解释说，这是一项描述这一进展的新研究的高级研究员。但他表示，这是将二氧化碳转化为其他化学品(包括燃料)的关键性初步步骤;已经建立了将CO和氢转化为各种液体燃料和其他产品的方法。
该研究本周在国际化学杂志Angewandte Chemie上发表。它的作者是麻省理工学院的研究生Youngmin Yoon;Anthony Shoji Hall，前麻省理工学院博士后，现任约翰霍普金斯大学材料科学教授;和Surendranath，麻省理工学院的Paul M. Cook职业发展助理教授。
“二氧化碳转化的问题是如何有选择地转换它，”Surendranath说。
虽然这种基本分子几乎可以构成任何碳基化学的基础，但棘手的部分是建立一个系统，在这个系统中，二氧化碳始终可以转化为单一的最终产品，然后可以进一步加工成所需的材料。他说，新系统提供了这种选择性的，特定的转换途径 - 事实上，它提供了一系列这样的途径。如果使用太阳能或风力发电产生氢气和一氧化碳，整个过程可能是碳中性的。
可调转换
“你想要的是一种可调催化剂，”他说，而这正是这个团队开发的，采用高度多孔的银电极材料。他说，根据这种材料的确切配方，可以设计出这种催化剂的变体，其中“每种催化剂可以设计用于不同的应用”。
研究人员了解到，通过调整材料孔隙的尺寸，他们可以使系统在最终产品中产生所需比例的CO。
大多数“调节”银催化剂对CO生产的选择性的努力集中于改变表面活性位点化学。然而，使用这种配方，称为银反蛋白石的材料，它是决定效果的材料的孔结构。“我们发现的非常简单，”Surendranath说。“你可以调整孔隙尺寸来调节催化剂的选择性和活性，而不会改变表面活性部位的化学性质。”
蜂窝结构
多孔材料可以通过在导电电极基板上沉积微小的聚苯乙烯珠粒，然后在表面上电沉积银，然后溶解掉珠粒，留下尺寸由原始珠粒确定的孔来制备。Surendranath解释说，由于球体在包装在一起时自然组织起来的方式，这种方法产生了六边形细胞的蜂窝状结构。
事实证明，改变这种多孔催化剂的厚度产生双重效果：随着多孔反蛋白石变厚，催化剂更强烈地促进CO从CO 2产生多达三倍，同时还抑制了替代反应，生产H2(氢气)的含量高达十倍。利用这种综合效应，CO的产生可以很容易地改变，以占反应产量的5%到85%。该研究的结果提供了基本的见解，可能适用于设计用于从CO2生产燃料的其他催化剂材料。
这一进展只是将二氧化碳转化为可用燃料的一个步骤，最初的示范只是在一个小的实验室规模。因此，仍然需要做很多工作才能成为制造运输燃料的实用方法。但是，由于这一初始转化步骤的选择性和效率对二氧化碳燃料生产的整体效率设置了一个上限，从技术角度来说，Surendranath说，这项工作提供了关于如何设计碳中性技术来取代现有化石的关键基础见解 - 燃料系统 - 同时仍然能够使用加油站，运输车辆和储罐的所有现有基础设施。
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