隨著濫砍濫伐加劇，碳排放加重，大氣層內(nèi)溫室氣體濃度劇增，讓全球氣溫變暖這一問題日益嚴重?；瘜W家一直夢想著讓這些碳良好利用，而其中有潛力的方式便是制造生物燃料。
目前，我們還無法直接讓生物燃料填滿油箱并在引擎內(nèi)燃燒，但科學家已讓這個夢想進一步接近現(xiàn)實。這項研究由加州大學伯克利分校楊培東院士發(fā)起，論文已發(fā)表在《自然通訊（Nature Communication）》。
這項技術(shù)的關(guān)鍵，在于精確地模仿光合作用機理，將二氧化碳轉(zhuǎn)為羧酸和一氧化碳。在過去，這樣的反應(yīng)需要巨大的能量，以至于無法實現(xiàn)。好在如今科學家找到了一種催化劑，與二氧化碳結(jié)合后激發(fā)反應(yīng)，而自身不受反應(yīng)消耗。
研究團隊試驗了好幾種納米粒子合金，終于發(fā)現(xiàn)電子元件之間的幾何結(jié)構(gòu)會主導原子排列，乃至進一步影響金屬與二氧化碳的結(jié)合能力。
“協(xié)同作用之下，電子和幾何效應(yīng)決定了反應(yīng)中間體與二氧化碳的結(jié)合強度，因此催化劑的選用和電化學還原二氧化碳的效果息息相關(guān)，”楊院士在出版刊物上如此闡述，“在未來，要想設(shè)計出一種同時具有良好活性和選擇性的二氧化碳還原催化劑，就需要平衡好這兩種效果，我們的研究已揭示出如何精心地達成平衡?！?/div>
研究人員試驗了許多種合金，最終發(fā)現(xiàn)某種金 –銅雙金屬納米粒子合金所達成的效果最令人滿意，對未來進一步將二氧化碳轉(zhuǎn)化為生物燃料更是大有潛力。盡管這套系統(tǒng)未必最完美，這項技術(shù)在未來會進一步細化，提升至更高水準。
“有序分子充當著明確的平臺角色，讓我們更好地明白其在二氧化碳還原中的基本催化活性，”楊院士解釋道，“基于我們的觀察，金– 銅雙金屬納米粒子合金的活性可以被解釋為：反應(yīng)中間體使用不同的表面組分調(diào)整結(jié)合能力，而影響電子效應(yīng)；活躍點的原子排列讓催化劑偏離比例關(guān)系，而影響幾何效應(yīng)?！?/div>
除了減少二氧化碳，研究人員還認為，這種催化劑還有別的意義，可以誘發(fā)其他反應(yīng)。
“我們期待我們所觀測到的效應(yīng)同時也適用于其他許許多多種的催化劑，如也能在析氫和吸氧這一氧化還原反應(yīng)中找到相應(yīng)的催化劑，”共同作者金度亨（Dohyung Kim）補充，“我們已經(jīng)確定的因素則基于催化固體概念?！?/div>
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