照片來源： MaxPixel。 （CC0）

化學家設計了一種利用光或電將二氧化碳轉化為一氧化碳（一種碳中性燃料源）的分子 - 比任何其他“碳減少”方法更有效。

“如果你能為這種反應創造出足夠有效的分子，那麼它將以燃料的形式產生自由和可儲存的能量，”研究負責人，印第安納大學布盧明頓分校化學系副教授李良士說。 “這項研究是朝著這個方向邁出的一大步。”

燃燒的燃料 - 如一氧化碳 - 會產生二氧化碳並釋放能量。 將二氧化碳轉化為燃料需要至少相同的能量。 科學家們的一個主要目標是減少所需的多餘能量。

這正是李氏分子所達到的目標：要求迄今為止報告的最少量能量來驅動一氧化碳的形成。 該分子 - 通過稱為聯吡啶的有機化合物連接的納米石墨烯 - 錸絡合物 - 引發高效反應，將二氧化碳轉化為一氧化碳。

由於分子的多功能性，有效且專門產生一氧化碳的能力是顯著的。

“一氧化碳是許多工業過程中的重要原料，”李說。 “這也是一種將能量存儲為碳中性燃料的方法，因為你不會再將碳排放到大氣中，而不是已經去除了。 你只是重新釋放你曾經製造過的太陽能。“

分子效率的秘訣在於納米石墨烯 - 一種納米尺度的石墨片，一種常見的碳形式（即鉛筆中的黑色“鉛”） - 因為材料的深色吸收了大量的陽光。

李說，長期以來一直在研究聯吡啶 - 金屬配合物在陽光下將二氧化碳還原為一氧化碳。 但是這些分子在陽光下只能使用一小部分光線，主要是在肉眼看不到的紫外線範圍內。 相反，該分子利用納米石墨烯的光吸收能力來產生反應，該反應使用波長高達600納米的太陽光 - 可見光譜的大部分。

李說，從本質上講，這個分子是一個由兩部分組成的系統：一個納米石墨烯“能量收集器”，它吸收太陽光的能量，一個原子錸“引擎”產生一氧化碳。 能量收集器驅動電子流到錸原子，錸原子反复結合併將正常穩定的二氧化碳轉化為一氧化碳。

將納米石墨烯與金屬連接起來的想法源於李先生早期用碳基材料製造更高效太陽能電池的努力。 “我們問自己：我們能否削減中間人 - 太陽能電池 - 並單獨利用納米石墨烯的光吸收質量來推動反應？”他說。

接下來，Li計劃使分子更強大，包括使其持續更長時間並以非液體形式存在，因為固體催化劑在現實世界中更容易使用。 他還在努力用錳（一種更常見，更便宜的金屬）替代分子中的錸原子 - 一種稀有元素。

印第安納大學研究副教務長辦公室和國家科學基金會支持這項研究，該研究出現在該研究中 美國化學學會雜誌.

資源： 美國印第安納大學

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