2020年6月10日
瑞典林克平大学的研究人员正试图利用太阳能将二氧化碳（一种温室气体）转化为燃料。最近的研究结果表明，利用他们的技术可以从二氧化碳和水中选择性地产生甲烷、一氧化碳或甲酸。这项研究发表在美国化学会纳米.
植物将二氧化碳和水转化为氧气和高能糖，作为生长的“燃料”。他们从阳光中获取能量。林克平大学的孙建武和他的同事们正试图模拟这种被称为光合作用的反应，植物利用光合作用从空气中捕获二氧化碳，并将其转化为甲烷、乙醇和甲醇等化学燃料。
该方法目前正处于研究阶段，科学家们的长期目标是将太阳能有效地转化为燃料。
“借助太阳能将二氧化碳转化为燃料，这项技术有助于开发可再生能源，并减少化石燃料燃烧对气候的影响”，林克平大学物理、化学和生物系高级讲师孙建武说。
石墨烯是现存最薄的材料之一，由一层碳原子组成。它具有弹性、柔韧性欧洲杯足球竞彩、对阳光透明以及良好的导电性。这些特性的结合确保了石墨烯在电子和生物医学等应用中的潜在应用。
但是石墨烯本身并不适合刘研究人员所寻求的太阳能转换应用，因此他们将石墨烯与半导体立方碳化硅（3C-SiC）结合起来林克平大学的科学家此前已经开发出一种在立方碳化硅（由碳和硅组成）上生长石墨烯的世界领先方法。
当碳化硅被加热时，硅蒸发，而碳原子保留并以石墨烯层的形式重新构造。研究人员之前已经表明，可以以可控的方式将多达四层石墨烯放置在彼此的顶部。
他们将石墨烯和立方碳化硅结合起来，开发出一种基于石墨烯的光电极，这种光电极保持了立方碳化硅捕捉阳光能量并产生电荷载流子的能力。石墨烯起到导电透明层的作用，同时保护碳化硅。
石墨烯基技术的性能受多个因素控制，其中一个重要因素是石墨烯与半导体之间的界面质量。科学家们已经详细研究了这种界面的特性。
他们在文章中表示，他们可以在碳化硅上定制石墨烯层，并控制石墨烯基光电极的性能。通过这种方式，二氧化碳的转化效率更高，同时组分的稳定性也得到提高。
研究人员开发的光电极可以与各种金属的阴极结合，如铜、锌或铋。通过选择合适的金属阴极，二氧化碳和水可以选择性地形成不同的化合物，如甲烷、一氧化碳和甲酸。
“最重要的是，我们已经证明，我们可以利用太阳能来控制二氧化碳转化为甲烷、一氧化碳或甲酸的过程。”，孙建武说。
甲烷用作适于使用气体燃料的车辆的燃料。一氧化碳和甲酸可以进一步加工，作为燃料，也可以用于工业。”
研究经费由瑞典研究委员会、福尔马斯和瑞典国际研究与高等教育合作基金会提供。
文章：“石墨烯/立方SiC肖特基结的原子尺度调谐，用于稳定的低偏压光电化学太阳能-燃料转换”，李浩，石玉臣，尚焕，王伟民，陆军，阿列克谢A.扎哈罗夫，拉尔斯·赫特曼，罗杰I.G.乌尔伯格，米凯尔·西瓦·贾尔维，罗西萨·亚基莫娃，张立志和孙建武，美国化学会纳米2020 14（4），在线出版，4月3日，4905-4915，内政部：10.1021/acsnano.0c00986
https://doi.org/10.1021/acsnano.0c00986
资料来源：https://liu.se/en