二氧化碳作为气候变化的驱动因素，其转化利用一直是科学界的研究重点。史密斯工程学院研究员曹胜鼎领导的一项新研究，为碳转化技术的实际应用开辟了新路径，有望重塑未来碳转化系统的设计框架。该研究聚焦于解决碳转化过程中的催化剂稳定性这一核心问题。

在碳转化过程中，催化剂扮演着将二氧化碳转化为燃料和可持续材料基础的关键角色。其中，铜基材料因高效转化二氧化碳为甲烷及发电原料而备受关注。然而，铜催化剂在转化中的显著变化，成为长期运行的障碍。Dinh博士团队通过创新方法，在电化学反应中动态合成和回收铜催化剂，实现了催化剂在体系内的原位形成与恢复。这一成果发表于《自然能源》杂志，展现了通过电信号控制催化剂状态的新思路。“重复循环确保了催化剂的长期选择性和稳定性，这是目前最稳定的碳转化系统之一。”Dinh博士说。

传统碳转化系统需持续运行以防止催化剂降解，而新系统则能在反应停止时让催化剂恢复前体状态，重启后迅速生成新催化剂。这种间歇运行的稳定性，为整合碳转化系统与太阳能、风能等间歇性可再生能源提供了可能。“甲烷的高能量密度和与现有天然气基础设施的兼容性，使其成为大规模能源解决方案的理想选择。”项目博士生高国瑞表示。

该研究由加拿大、美国、巴西、西班牙和澳大利亚多家机构合作完成。未来，Dinh博士实验室将探索生产乙烯、乙醇等产品的工艺，并致力于技术规模的扩大，为可持续能源未来奠定基础。

更多信息： Guorui Gao 等，选择性稳定电化学二氧化碳还原为甲烷的可恢复操作策略，《自然能源》(2025)。期刊信息： 《自然能源》