“人造叶”成功产生清洁气体学术资讯

据“每日科学网”10月21日报道，英国剑桥大学的研究人员在《自然•材料》杂志中介绍了一种“人造叶”，它由阳光驱动，可以利用二氧化碳和水制造合成气，进而用于开发可替代汽油的可持续液体燃料。

这种碳中和装置在太阳能燃料领域树立了新的标杆，它能直接以一种可持续的、简单方式生产“合成气”（syngas）。人造叶不消耗化石燃料，并且在多云和阴天仍然有效。合成气是由氢和一氧化碳制成的，可用于制造燃料、药物、塑料和化肥等诸多商品。剑桥大学化学系Erwin Reisner教授说：“你可能没有听说过合成气，但你每天都会用到由它制造的产品。找到可持续生产合成气的方法，对于实现全球碳循环闭环和化学工业绿色化有重要意义。” Reisner教授花费了7年时间来实现这一目标。

人造叶的设计灵感来自于光合作用。Reisner教授等在人造叶片上设置了两个吸光器，以及一种由天然富钴元素制成的催化剂。当装置浸入水中时，一个光吸收器在催化剂作用下产生氧气，另一个光吸收器进行化学反应，将二氧化碳和水还原成一氧化碳和氢气，形成合成气混合物。令研究人员惊喜的是，光吸收器在阳光不充足的雨天或者阴天也能工作。论文第一作者、博士生Virgil Andrei说：“由此可见，人造叶技术的应用不仅仅局限于温暖的国度，或者阳光充足的夏季。用户可以在任何地方24小时使用它。”

其他类似的人造叶装置通常只能产生氢气。剑桥大学的研究人员表示，他们选用的吸光器和催化剂组合，是能够可持续生产合成气的关键。与硅基或染料敏化材料制成的吸光器相比，钙钛矿吸光器能提供更高的光电压和电流，为化学反应提供动力，进而将二氧化碳还原为一氧化碳。此外，钴催化剂比铂、银催化剂的成本更低，且催化性能相对较高。

目前，Reisner教授团队正在研究如何利用他们的技术制造出替代汽油的可持续液体燃料。Reisner教授说：“虽然合成气已经被用于生产液体燃料，但它需要经历合成气制造和液体燃料转化两个步骤。我们希望能以二氧化碳和水为原料，通过一步法制造液体燃料。”

科界原创

编译：雷鑫宇

审稿：西莫

责编：张梦

期刊来源：《自然•材料》

期刊编号：1476-1122

原文链接：

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/10/191021111826.htm