与氧气结合的铜更善于将二氧化碳转化为可再生燃料

人们常说，拥有过特别的东西却失去了，总比从未拥有过要好。谁能想到这种情绪对金属氧化物催化剂也适用。

根据劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley National Laboratory)和加州理工学院(Caltech)的科学家们的研究，与从未与氧气结合的铜相比，曾经与氧气结合的铜更善于将二氧化碳转化为可再生燃料。

他们的研究结果发表在《科学》杂志上ACS催化，科学家们对正在工作的太阳能燃料发电机原型进行了x射线光谱分析，以证明在生产乙烯方面，由氧化铜制成的催化剂优于纯金属催化剂，这种双碳气体具有广泛的工业应用——即使在催化剂中没有可检测到的氧原子的情况下。

“许多研究人员已经表明，氧化物衍生的铜催化剂更适合从CO中制造燃料产品₂然而，对于为什么会发生这种情况，人们存在争论。”伯克利实验室化学家、人工光合作用联合中心(JCAP)成员沃尔特·德里斯戴尔(Walter Drisdell)说。

JCAP的任务是开发高效的太阳能技术，可以转化大气中的CO₂变成石油替代燃料。Drisdell和他的同事们说，他们的发现是朝着这个目标的重要进展。

他解释说，在燃料发电的操作条件下，首先要转换CO₂然后将其转化为一氧化碳，形成碳氢化合物链——催化剂中含铜的氧自然就耗尽了。然而，一些研究人员认为，金属结构中仍存在少量的氧气，这是提高效率的来源。

为了解决这个问题，研究小组在x射线光束中引入了气相色谱(GC)系统，这样他们就可以实时检测乙烯的产生。“我们来自加州理工学院的合作者从帕萨迪纳一路开车将GC安装在帕洛阿尔托的x光设备上，”伯克利实验室博士后研究员、该研究的共同主要作者李秀红(Soo Hong Lee)说。

“通过它，我们证明了催化剂中氧气(氧化物)的含量和乙烯的产量之间没有关联。所以，我们认为氧化物衍生催化剂是好的，不是因为它们在减少一氧化碳的同时还保留氧气，而是因为去除氧气的过程会产生一种更有利于形成乙烯的金属铜结构。”

该团队进一步表明，尽管氧化物衍生催化剂的效率会随着时间的推移而下降，但它可以通过在一个简单的维护过程中重新添加和清除氧气来定期“重新激活”。他们的下一步是设计一种可以与x射线散射仪器一起工作的燃料电池，使他们能够直接绘制催化剂在将一氧化碳转化为乙烯时结构的变化。

该研究团队还包括加州理工学院的Ian Sullivan和Chengxiang，以及伯克利实验室的David Larson, Guiji Liu和Francesca Toma。这项工作得到了美国能源部科学办公室的支持。欧洲杯线上买球JCAP是能源部能源创新中心。

成立于1931年的劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)及其科学家曾获得13项诺贝尔奖，他们相信最大的科学挑战最好由团队来解决。今天，伯克利实验室的研究人员开发可持续的能源和环境解决方案，创造有用的新材料，推进计算前沿，探索生命、物质和宇宙的奥秘。欧洲杯足球竞彩

来自世界各地的科学家依靠该实验室的设备进行他们自己的发现科学。欧洲杯线上买球伯克利实验室是一个多项目的国家实验室，由加州大学为美国能源部科学办公室管理。欧洲杯线上买球

来源:https://www.lbl.gov/