新型催化剂：提升二氧化碳转化效率

来自 实验室仪器网

一项研究中，科研团队开发出一种新型催化剂，可显著提高二氧化碳（CO2）转化的效率和成本效益。

虽然减少二氧化碳排放的必要性已得到广泛认可，但另一种方法是将温室气体转化为有价值的化学品或燃料。电化学二氧化碳转化——将二氧化碳转化为有价值的产品——为清洁能源和减少排放提供了一条充满希望的途径。然而，目前的大多数方法要么能耗高，要么寿命短，限制了它们的实际应用。

例如，低温二氧化碳转化通常持续时间不到100小时，能源效率低于35%。高温方法（600至1000°C）更为实用，但通常依赖于昂贵的贵金属或易降解的催化剂。

为了使该过程可行，研究人员需要一种高效、耐用且价格合理的催化剂，能够将二氧化碳转化为一氧化碳等有价值的化合物，一氧化碳是许多工业应用中的关键原料。

EPFL团队研发出了一种催化剂，将钴镍(Co-Ni)合金嵌入由掺钐二氧化铈(Sm2O3-CeO2)制成的陶瓷基质中。这种陶瓷外壳可以防止金属团聚（这一常见问题会降低催化效率），并确保催化剂在高温下的稳定性。

该催化剂表现出卓越的性能：能源效率达90%，产品选择性达100%，稳定运行超过2000小时，远远超过现有技术的使用寿命。

研究员采用溶胶-凝胶法合成了这种材料。该技术涉及将金属盐与有机化合物混合，以生成包裹在陶瓷外壳中的金属纳米团簇。在测试了不同的金属比例后，研究团队发现，均衡的钴镍成分可获得最佳效果。

与在热应力下迅速降解的传统催化剂不同，这种陶瓷封装合金在数百小时的连续运行中仍能保持其性能。在800°C的温度下，该催化剂实现了对一氧化碳生成的完全选择性，以卓越的能量效率转化二氧化碳，这意味着几乎所有输入能量都用于所需的化学反应。

这一进展使实用且可扩展的碳回收更接近现实。工业界不再向大气排放二氧化碳，而是可以将其回收制成有用的产品，从而同时减少对环境的影响并降低能源成本。

科研团队的催化剂在工业相关条件下稳定运行了2,000多个小时，这是一项重大改进，根据早期估计，可以降低60%至80%的运营成本。

研究人员已经为该技术提交了国际专利申请，这代表着朝着像纸张或塑料一样定期回收碳排放的工业系统迈出了有希望的一步。

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