维度网讯，巴斯大学（University of Bath）研究人员参与的国际团队展示了一种采用电力驱动而非依靠热能来将二氧化碳（CO₂）转化为甲醇的新途径，这一进展有望显著降低将碳回收为燃料和化学品过程中的能源消耗。

该研究发表于行业技术出版物，来自可持续性与气候变化研究所（ISCC）的早期职业研究员马修·波特博士（Dr Matthew Potter）在其中发挥了关键作用，其工作首次揭示了此类反应在实际发生时在原子层面的具体机制。

随着从大气中去除CO₂的工作逐步推进，如何处理捕获的碳成为核心问题之一。将CO₂转化为甲醇是可行方案，甲醇是一种多用途的平台化学品，可用于制造燃料、塑料及众多日常用品。然而，CO₂分子极为稳定，不易发生化学反应。传统工艺需在超过200°C的高温及高压条件下，借助铜、锌等金属催化剂才能完成转化，高能耗条件不仅消耗大量能源，还可能降低甲醇的选择性。波特博士指出，其中存在根本性权衡：激活CO₂需要能量，但过高温度反而阻碍甲醇生成。

研究团队采取截然不同的策略，尝试以电力替代热能来激活CO₂分子。该工艺将新设计催化剂与非热等离子体催化技术结合，通过电流激发气体分子而不显著加热整个系统，从而在低温下引发化学反应，有利于提高甲醇选择性。催化剂以工业中广泛使用的多孔沸石为基底，添加铜和锌原子。尽管这些金属在传统条件下对CO₂制甲醇具有催化活性，但它们在电生等离子体环境下的作用机制此前尚不明确。

研究的关键进展在于理解该组合的有效性。为实时观察反应过程，波特博士领导了使用原位光谱学（operando spectroscopy）研究催化剂的工作，借助英国国家同步辐射设施“钻石光源”（Diamond Light Source）的先进X射线吸收光谱，追踪催化剂内部铜和锌原子在CO₂转化过程中的变化。这些实验突破了现有测量能力的极限，实现了此前在等离子体驱动催化系统中无法做到的观察。

结果显示，无需外部加热或高压即可获得高甲醇选择性，为低能耗CO₂转化路径提供了概念验证。该系统目前尚未达到工业放大阶段，但电激活与实时观测的结合为未来催化剂与工艺设计提供了重要平台。波特博士表示，该方法突破了传统高温化学的限制，通过新型分子激活方式及直接观测，有望设计出根本不同且更高效的工艺。该项目是欧盟“地平线2020”计划资助的大型国际联盟的一部分，汇集了来自英国、日本和中国的团队，在催化剂设计、等离子体化学与先进表征领域具备专业能力。

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