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據美國《科學日報》網站2月2日報道，在許多國家，脫碳已經成為一項優先任務，科學界正在致力于“碳捕獲”技術。二氧化碳是導致全球變暖的主要溫室氣體之一。如果二氧化碳能夠轉化為能源，那么在解決環境問題上將是一箭雙雕的事。

由香港城(cheng)市大學牽頭的一(yi)個聯合研(yan)究團隊(dui)研(yan)發出一(yi)種新的光催化(hua)劑，可(ke)以利用陽光有(you)效地(di)將二(er)氧(yang)化(hua)碳轉化(hua)為甲(jia)烷燃料。他們的研(yan)究顯(xian)示，在(zai)反應過程的前(qian)8小時(shi)，所產(chan)生的甲(jia)烷數量接近(jin)翻(fan)了一(yi)番。

報(bao)道稱，這項研究(jiu)(jiu)由香(xiang)港城市大學能(neng)源與(yu)(yu)環境學院(yuan)副教授吳永豪博士(shi)牽頭，與(yu)(yu)澳大利亞、馬來西(xi)亞和英(ying)國(guo)的(de)(de)研究(jiu)(jiu)人員合(he)作(zuo)進行。他們(men)的(de)(de)研究(jiu)(jiu)成果最近發表在德國(guo)科(ke)學期刊《應用(yong)化學》上，論文標題為《金屬有機骨架修(xiu)飾(shi)氧(yang)化亞銅納米線用(yong)于選(xuan)擇性光催化CO?還原為CH?》。

吳永(yong)豪說：“受自然界光合作用的(de)啟發，我(wo)們新(xin)設計的(de)太陽(yang)能催(cui)(cui)化劑(ji)可(ke)以有效(xiao)地將二氧(yang)化碳轉化為甲(jia)烷燃料(liao)，從(cong)而降低碳排放(fang)。此(ci)外，這(zhe)種新(xin)的(de)催(cui)(cui)化劑(ji)是由銅(tong)基(ji)材料(liao)制成的(de)，材料(liao)供(gong)應充(chong)裕，因此(ci)價格可(ke)負擔。”

他解釋說(shuo)，利用光催(cui)化劑將二氧化碳(tan)轉化為(wei)甲烷在熱力學上具有(you)挑戰性，因為(wei)化學還原反應包括同步轉移8個電子。在這一(yi)(yi)過程中更易(yi)產(chan)生(sheng)對(dui)人類(lei)有(you)害的一(yi)(yi)氧化碳(tan)，因為(wei)其只(zhi)需要轉移兩個電子。

他指(zhi)出，在(zai)不(bu)同的(de)研究中(zhong)，研究人(ren)員使用半導體材(cai)料(liao)氧化(hua)(hua)亞銅作為(wei)光催化(hua)(hua)劑和(he)電催化(hua)(hua)劑，將二氧化(hua)(hua)碳還原(yuan)為(wei)一(yi)氧化(hua)(hua)碳和(he)甲烷等其他化(hua)(hua)學產(chan)品(pin)。然而，該材(cai)料(liao)在(zai)還原(yuan)反應(ying)(ying)中(zhong)面臨若(ruo)干限制，包括穩(wen)定性(xing)較差和(he)非選(xuan)擇性(xing)還原(yuan)。從生成的(de)混(hun)合物中(zhong)分離和(he)提純甲烷極具挑戰性(xing)，這給大規模應(ying)(ying)用造成了技術障礙(ai)。此外，氧化(hua)(hua)亞銅在(zai)短暫(zan)光照后極易(yi)受腐蝕，并轉化(hua)(hua)成金屬(shu)銅或氧化(hua)(hua)銅。

報道稱，為(wei)了克(ke)服這些挑戰，吳永(yong)豪及其(qi)團隊合成了一(yi)種(zhong)新(xin)(xin)的光(guang)催化(hua)物，他們將氧(yang)化(hua)亞銅(tong)(tong)包(bao)裹在(zai)銅(tong)(tong)基金(jin)屬有機骨架中。利用這種(zhong)新(xin)(xin)催化(hua)劑，研究小組可(ke)以控制電子的轉移，并且選擇性地產生純甲(jia)烷氣體。

他們(men)發現，與沒有包裹(guo)金(jin)屬(shu)有機(ji)骨(gu)架(jia)的(de)(de)氧(yang)化亞(ya)銅(tong)相比，在可(ke)見光的(de)(de)照(zhao)射下，用(yong)金(jin)屬(shu)有機(ji)骨(gu)架(jia)包裹(guo)的(de)(de)氧(yang)化亞(ya)銅(tong)能將二氧(yang)化碳(tan)(tan)穩定(ding)地轉化為甲烷(wan)，而(er)且(qie)產(chan)量幾乎翻(fan)番。此外，用(yong)金(jin)屬(shu)有機(ji)骨(gu)架(jia)包裹(guo)的(de)(de)氧(yang)化亞(ya)銅(tong)更耐用(yong)，其最大二氧(yang)化碳(tan)(tan)攝取量幾乎是裸露的(de)(de)氧(yang)化亞(ya)銅(tong)的(de)(de)7倍。