从气候杀手到化工原料的华丽变身
2016-08-24
     材料牛注:二氧化碳是温室效应的罪魁祸首,在努力减小排放量的同时,将其催化转化为一种重要的化工原料—乙烯,是一种非常有前景的方法。波鸿鲁尔大学的科学家发现了一种高效催化剂,为二氧化碳—乙烯的转化带来曙光。
近日,波鸿鲁尔大学Beatriz Roldan Cuenya组发现了一种高选择性转换的催化剂,它能将温室气体—二氧化碳—转化为一种重要的化工原料—乙烯。这一成果发表在Nature Communications期刊上,文章详细地解释了等离子体处理过的铜是如何实现这一目的的。
二氧化碳通常采用电化学方法催化转化为化学药品,但这种方法效率很低,原因有二,一是材料的选择催化性较低,二是催化产物中只有少量乙烯,而副产物较多。现在这一缺点终于能够改善。等离子体处理增加选择性
德国波鸿市第四实验物理研究所的Hemma Mistry将铜膜用氧气或者氢气的等离子体处理,制备成新型催化剂。通过等离子体处理,铜表面被氧化,性能发生改变,比如变得更平滑或者更粗糙。研究人员逐步改变等离子体参数,获得了最优的表面性能。与传统的铜催化剂相比,Hemma Mistry制得的催化剂有着更高的乙烯产量。同时,它也有着更高的选择性,这表明催化副产物会大大减少。Beatriz Roldan Cuenya说:“这具有里程碑式的意义。”
机理解密
研究人员解释了这一现象的机理。使用同步辐射加速器,他们分析了催化过程中铜的化学态,发现催化剂表面带正电的铜离子是催化体系的关键组分,促进了较高催化选择性。
一直以来,人们都认为化学反应中的铜以金属态存在。这项研究结果推翻了以往的认知,另外的显微分析也证实了这一结论。Beatriz Roldan Cuenya说:“这些研究结果为从纳米尺度上设计有特定活性和选择性的催化剂提供了可能。”

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