劳伦斯·伯克利国家实验室 一块铜矿的特写镜头
信用:冷月摄影项目/摄影器材 他们说，拥有一些特别的东西却失去了，总比从未拥有过好
谁会想到金属氧化物催化剂也是如此？根据劳伦斯·伯克利国家实验室(伯克利实验室)和加州理工学院的科学家的说法，曾经与氧结合的铜比从未与氧结合的铜更善于将二氧化碳转化为可再生燃料
在他们的研究中，科学家们对正在工作的太阳能燃料发生器原型进行了x光光谱分析，以证明在生产乙烯这种具有广泛工业应用的双碳气体时，氧化铜制成的催化剂优于纯金属来源的催化剂，即使在催化剂中没有可检测到的氧原子之后
“许多研究人员已经表明，氧化物衍生的铜催化剂在从二氧化碳中制造燃料产品方面更好，然而，关于为什么会发生这种情况存在争议，”研究的共同领导者沃尔特·德里斯戴尔说，他是伯克利实验室的化学家，也是人工光合作用联合中心(JCAP)的成员
JCAP的任务是开发高效的太阳能技术，将大气中的二氧化碳转化为石油替代燃料
德里斯戴尔和他的同事说，他们的发现是朝着这个目标迈出的重要一步
他解释说，在燃料生产的操作条件下——首先将二氧化碳转化为一氧化碳，然后构建碳氢化合物链——催化剂中的铜结合氧自然会耗尽
然而，一些研究人员认为，金属结构中仍有少量的氧，这是效率提高的原因
这些扫描电子显微镜图像显示了不同阶段的铜催化剂结构
进行任何反应之前的催化剂
表面的立方体结构是氧化物的结果
运行一氧化碳还原化学后，催化剂是什么样的；所有的氧气都没了
在有意向金属中添加氧气以恢复催化剂性能后的催化剂
氧化铜在光滑的铜金属表面上形成了小的纳米颗粒
信用:李等
/ACS催化 为了解决这个争论，研究小组将一个气相色谱系统带到了x光束线上，这样他们就可以实时检测乙烯的产生
“我们加州理工学院的合作者从帕萨迪纳一路开着气相色谱仪，并把它安装在帕洛阿尔托的x光设备上，”伯克利实验室的博士后研究员、该项研究的主要作者之一苏·李洪说
“有了它，我们表明催化剂中的氧含量(“氧化物”)与乙烯产量之间没有相关性
因此，我们认为氧化物衍生的催化剂是好的，不是因为它们在减少一氧化碳的同时还有氧气残留，而是因为去除氧气的过程产生了更有利于形成乙烯的金属铜结构
" 该团队进一步表明，尽管氧化物衍生催化剂的效率随着时间的推移而下降，但在简单的维护过程中，可以通过重新添加和移除氧气来定期“重新激活”
他们的下一步是设计一种燃料电池，这种电池可以用x光散射仪器来操作，使他们能够在催化剂将一氧化碳转化为乙烯的过程中直接绘制出催化剂结构的变化图
该研究团队还包括加州理工学院的伊恩·沙利文和程响·香，以及伯克利实验室的大卫·拉森、刘桂吉和弗朗西丝卡·托马
这项工作得到了美国政府的支持
S
能源部科学办公室
JCAP是能源部能源创新中心
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
