科学家开发镍催化剂：成功将二氧化碳转化为高性能燃料

来自 实验室仪器网

化学家开发了一种镍基催化剂，可以将CO转化为2转化为高性能液体燃料，为可持续航空和汽车能源提供更清洁的途径。

科学家们的研究结果发表在《自然催化》杂志上，可以帮助减少排放，同时提供可持续的燃料替代品。

长期以来，研究一直试图解决将废弃二氧化碳转化为富含能源的材料的挑战。大多数研究都集中在铜催化剂上，它可以将二氧化碳转化为乙烯或乙醇等可用材料。然而，这些方法一直难以产生更长的支链碳氢化合物链，而这对于高性能燃料至关重要。

国立大学团队测试了一种镍基催化剂。他们发现，通过将少量氟离子注入镍结构并使用脉冲电位电解，可以精确地引导二氧化碳的电化学还原。

这使他们能够控制产生的碳氢化合物的种类，无论是直链分子还是支链分子。支化碳氢化合物特别受到追捧，因为它们燃烧效率更高，在发动机中性能更好，使其成为汽车和飞机的理想选择。

使用脉冲电位电解（在周期性循环中调整电偏置），该团队能够显着提高含有五个或更多碳原子的碳氢化合物的支链与线性比，比传统方法高出400%以上。

他们发现，掺杂镍催化剂的氟化物有助于在整个电化学还原过程中保持其氧化态，从而能够生产更长的碳氢化合物链。该团队还表明，镍有助于从反应中间体中去除氧气，并促进不饱和烃类和吸附的一氧化碳之间的不对称耦合。

相比之下，铜倾向于将含氧中间体转化为醇，从而限制更长、更复杂的碳氢化合物的形成。镍的行为能够产生类似于费托合成等高温工业过程的产品。

这项工作汇集了催化剂合成、机理研究和计算建模方面的互补专业知识，使我们能够发现二氧化碳还原为长链碳氢化合物的新机制和设计策略。如果不是实验家和理论家之间的密切合作，这项工作是不可能的。

这项研究的意义不仅仅在于提高对二氧化碳电还原过程的基本理解。

我们工作的一个关键进展是，我们能够揭示为什么铜基催化剂尽管在过去十年中得到了社会的大量研究，但与镍催化剂相比，它无法形成相当数量的长链碳氢化合物。

这些发现为通过精确控制由一氧化碳制成的碳氢化合物的结构来生产按需、可持续的航空燃料和化学前体打开了大门2使用电力，这是向绿色技术转变的重要一步。

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