洛杉矶加州大学 电催化剂系统的说明，该系统合成了光滑纳米线，然后通过施加电压将其活化，以获得粗糙的阶梯表面，该表面对CO2还原成乙烯具有高选择性
信用:于煌和威廉A
戈达德三世 加州理工学院和加州大学洛杉矶分校萨缪尔工程学院的一个研究小组展示了一种有前途的方法，可以有效地将二氧化碳转化为乙烯——一种用于生产塑料、溶剂、化妆品和全球其他重要产品的重要化学物质
科学家们开发了具有特殊形状表面的纳米级铜线，以催化一种化学反应，这种化学反应减少了产生乙烯的温室气体排放，而乙烯同时也是一种有价值的化学品
对反应的计算研究表明，成型催化剂比氢气或甲烷更有利于乙烯的生产
一项详细描述这一进展的研究发表在《自然催化》杂志上
“我们正处于化石燃料枯竭的边缘，同时还面临着全球气候变化的挑战，”该项研究的合著者、加州大学洛杉矶分校材料科学与工程教授黄宇说
“开发能够有效地将温室气体转化为增值燃料和化学原料的材料，是减缓全球变暖、同时避免开采日益有限的化石燃料的关键一步
这一综合实验和理论分析为二氧化碳的循环和利用提供了一条可持续的道路
" 目前，乙烯的全球年产量为1.58亿吨
其中大部分被转化成聚乙烯，用于塑料包装
乙烯是由碳氢化合物加工而成的，如天然气
威廉·阿说:“用铜催化这一反应的想法已经存在很长时间了，但关键是要加快速度，使其足以用于工业生产。”
戈达德三世，这项研究的合著者，加州理工学院的化学、材料科学和应用物理学教授查尔斯和玛丽·费尔克尔
“这项研究显示了一条通往这一目标的坚实道路，有可能利用二氧化碳将乙烯生产转化为更绿色的产业，否则二氧化碳将最终排放到大气中
" 用铜来启动二氧化碳(CO2)还原成乙烯(C2H4)的反应遭到了两次打击
首先，最初的化学反应也产生了氢气和甲烷——这两种物质在工业生产中都是不受欢迎的
第二，先前导致乙烯生产的尝试持续时间不长，随着系统继续运行，转化效率逐渐降低
为了克服这两个障碍，研究人员专注于设计具有高活性“台阶”的铜纳米线——类似于一组以原子尺度排列的楼梯
这项合作研究的一个有趣发现是，纳米线表面的阶梯图案在反应条件下保持稳定，与这些高能特征会变得平滑的普遍看法相反
这是生产乙烯而不是其他最终产品的系统耐久性和选择性的关键
该团队证明了二氧化碳转化为乙烯的转化率大于70%，比以前的设计效率高得多，在相同的条件下，其产量至少降低了10%
新系统运行了200小时，转化效率几乎没有变化，这是铜基催化剂的一大进步
此外，对结构-功能关系的全面理解为设计高效耐用的二氧化碳还原催化剂提供了新的视角
黄和戈达德已经频繁合作多年，戈达德的研究小组专注于支持化学反应的理论原因，而黄的小组则创造了新材料并进行实验
这篇论文的第一作者是Chungseok Choi，加州大学洛杉矶分校材料科学与工程的研究生，也是黄实验室的成员
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