顆粒在線訊：對(duì)許多人來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車是一個(gè)有吸引力的選擇，其中一個(gè)關(guān)鍵原因是它們沒(méi)有碳排放。然而，對(duì)許多人來(lái)說(shuō)，一個(gè)很大的缺點(diǎn)是它們?nèi)狈m(xù)航能力和充電時(shí)間長(zhǎng)。這就是汽油等液體燃料的巨大優(yōu)勢(shì)所在。它們的高能量密度意味著較長(zhǎng)的續(xù)航能力，而且加油速度也很快。

從汽油或柴油轉(zhuǎn)向不同的液體燃料可以消除碳排放，同時(shí)保留液體燃料的優(yōu)勢(shì)。例如，在燃料電池中，甲酸可以為發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，同時(shí)釋放出水和二氧化碳。然而，如果甲酸是通過(guò)將大氣中的二氧化碳還原成甲酸而產(chǎn)生的，唯一的凈輸出是水。

我們大氣層中不斷增加的二氧化碳濃度及其對(duì)全球變暖的貢獻(xiàn)現(xiàn)在已成為常見(jiàn)的新聞。隨著研究人員嘗試不同的方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，一個(gè)有效的解決方案已經(jīng)出現(xiàn)--將大氣中多余的二氧化碳轉(zhuǎn)化為富含能量的化學(xué)品。

通過(guò)在陽(yáng)光下對(duì)二氧化碳進(jìn)行光還原來(lái)生產(chǎn)像甲酸這樣的燃料，最近吸引了很多人的注意，因?yàn)閺倪@個(gè)過(guò)程中可以獲得雙重好處：它可以減少多余的二氧化碳排放，同時(shí)也有助于將我們目前面臨的能源短缺問(wèn)題降到最低。作為一種具有高能量密度的優(yōu)秀氫氣載體，甲酸可以通過(guò)燃燒提供能量，同時(shí)只釋放出水作為副產(chǎn)品。

為了將這一有利可圖的解決方案變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，科學(xué)家們開(kāi)發(fā)了光催化系統(tǒng)，可以在陽(yáng)光的幫助下減少二氧化碳。這樣的系統(tǒng)由一個(gè)吸光基質(zhì)（即光敏劑）和一個(gè)催化劑組成，該催化劑可以實(shí)現(xiàn)將二氧化碳還原成氫氧根所需的多電子轉(zhuǎn)移。由此開(kāi)始了尋找合適的、高效的催化劑的工作。

固體催化劑被認(rèn)為是這項(xiàng)任務(wù)的最佳候選者，因?yàn)樗鼈兊男屎蜐撛诘目苫厥招?，多年?lái)，許多鈷、錳、鎳和鐵基金屬有機(jī)框架（MOFs）的催化能力已經(jīng)被探索出來(lái)，后者比其他金屬有一些優(yōu)勢(shì)。然而，迄今為止報(bào)道的大多數(shù)鐵基催化劑只產(chǎn)生一氧化碳作為主要產(chǎn)品，而不是氫氧化鈉。

然而，這個(gè)問(wèn)題很快就被 Kazuhiko Maeda教授領(lǐng)導(dǎo)的東京理科大學(xué)的一個(gè)研究小組解決了。在最近發(fā)表在化學(xué)雜志《Angewandte Chemie》上的一項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)提出了一種氧化鋁支持的鐵基催化劑，該催化劑使用了α-FeOOH。新的α-FeOOH/氧化鋁催化劑顯示出卓越的二氧化碳到氫氧化鋁的轉(zhuǎn)化性能，同時(shí)具有出色的可回收性。當(dāng)被問(wèn)及他們對(duì)催化劑的選擇時(shí)， Maeda教授說(shuō)：“我們想探索更豐富的元素作為二氧化碳光還原系統(tǒng)的催化劑。我們需要一種具有活性、可回收、無(wú)毒和廉價(jià)的固體催化劑，這就是我們選擇像針鐵礦這樣廣泛存在的土壤礦物來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的原因?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)采用了一種簡(jiǎn)單的浸漬方法來(lái)合成他們的催化劑。然后他們?cè)谑覝叵?，在釕基（Ru）光敏劑、電子供體和波長(zhǎng)超過(guò)400納米的可見(jiàn)光的存在下，使用鐵負(fù)載的氧化鋁材料對(duì)二氧化碳進(jìn)行光催化還原。

結(jié)果相當(dāng)令人鼓舞；他們的系統(tǒng)對(duì)主要產(chǎn)品甲酸顯示出80-90%的選擇性，量子產(chǎn)率為4.3%（這表明該系統(tǒng)的效率）。

這項(xiàng)研究提出了一種首創(chuàng)的鐵基固體催化劑，當(dāng)與有效的光敏劑一起使用時(shí)，可以生成氫氧化鋁。它還探討了適當(dāng)?shù)闹С植牧希ㄑ趸X）的重要性及其對(duì)光化學(xué)還原反應(yīng)的影響。

這項(xiàng)研究的見(jiàn)解可能有助于開(kāi)發(fā)不含貴金屬的新催化劑，用于將二氧化碳光解為其他有用的化學(xué)品。“我們的研究表明，通往更綠色的能源經(jīng)濟(jì)的道路不一定是復(fù)雜的?！盡aeda教授總結(jié)說(shuō)：“即使采用簡(jiǎn)單的催化劑制備方法，也能取得很好的效果，眾所周知的、富含地球的化合物可以作為二氧化碳還原的選擇性催化劑，如果它們得到氧化鋁等化合物的支持?！?/p>