碳转化为二氧化碳的原理（科学家发现了把二氧化碳转变成乙醇的方法）

如果科学家能够找到把大气中的二氧化碳转变成燃料的方法，并以工业规模进行转变，那简直是改变世界的壮举啊！上个月，我们创下了四百万年以来的大气中二氧化碳含量的最高记录，目前这个最高记录将久居榜首。这意味着我们将无法再次回到当初所谓的“安全”水平了。

但是，如果我们可以把二氧化碳转化成燃料能源，我们至少能够把这种飙升状态稍微减缓一些。现在研究人员就研究出了一种方法，利用一种单一的催化剂我们可以减缓碳含量的飙升。

“发现这种有效的材料实在是出乎我们意料的事情，”研究团队的成员之一亚当·罗德诺说道，他来自美国能源部门的橡树岭国家实验室。

“当我们正试着研究反应意料中的第一步的时候，我们意识到这种催化剂本身已经在进行整个反应了。”

通过把铜纳米颗粒嵌入长约50-80纳米的用氮镶边的碳钉中（1纳米=一百万分之一毫米），罗德诺和他的同事把碳、铜、氮和这种催化剂放在一起。

他们用了仅仅1.2伏的电流，这种催化剂已把溶于水中的二氧化碳转化成乙醇，回收率高达63%。

这个结果的惊人之处就在于以下的几个原因：首先，这种催化剂利用极少量的电流就有效地逆转了燃烧过程；其次，这种催化剂取得了相当高的乙醇回收率——根据研究人员之前的预测，这个过程只会产生需求量不那么高的甲醇。

正如科林·杰弗里对New Altas解释的那样，这类型的电化学反应通常会产生一些夹杂着几种不同的微量物质的混合物，比如甲烷、乙烯和一氧化碳——对于这些物质的需求都不是特别的高。

相反地，这个团队获得的乙醇的数量是可观的。美国每年需要加入汽油中的乙醇数量为数十亿加仑。

“我们捕获二氧化碳——一种燃烧后产生的废物。由于极高的选择性，我们逆转了燃烧反应继而获得了有用的燃料。”罗德诺在一个新闻发布会中说道。

“乙醇真的是一个惊喜——单用一种催化剂把二氧化碳直接转化成乙醇真的是极度困难的。”

当然，这并不是人类对于把二氧化碳废气转化成一些实用材料的首次尝试——世界各地的研究人员一直致力于寻找把二氧化碳转化成类似于甲醇、甲酸盐和烃类燃料的物质的方法。

扎根于冰岛的一支团队想要把全部二氧化碳转化成固体岩石，这样的话我们直接埋了它，然后就把它抛在脑后。

尽管这些方法充满了希望，但它们最终没有产生出目前世界真正需要的物质。当然，如果把二氧化碳转化成烃类燃料的过程够廉价够高效，我们可以把汽车和能源植物的燃料调整为烃类燃料，但事实是我们还没有这样的能力。

从另一方面来说，美国现已在其汽油中混入10%-15%的乙醇。

研究人员解释说，因为调整和操作催化剂的纳米结构比较容易，他们能够获得理想的结果，因此，乙醇的产量也会比较高。

“尽管使用的是普通材料，我们使用的却是纳米技术。我们发现了限制副反应和只生产我们想要的物质的方法，”罗德诺说道。“他们就像是50个纳米避雷针，能够将电化学反应集中在钉状物的顶端。”

团队表示，既然这催化剂源于廉价材料，而且能在室温和适度电流的作用下进行反应，我们可以扩大它在工业范围内的使用。

当下怀着同样目标进行二氧化碳转化项目是如此之多，在这些项目展示出真正的成绩前，我们需要保持谨慎的乐观态度。

让我们一起期待某日某人能最终破解这个谜题。因为随着人口的剧增，我们对能源的需求只会增不会减，我们排放到大气层的污染也只会多不会少。一个“一石二鸟”的方法会改变一切——特别是如果我们能够把这个方法和太阳能电厂、风能电厂结合起来的话。

“当生产和储存乙醇变成一种可能，类似这样的程序会使你消耗更多的电能，”罗德诺说，“上述的方法能通过间歇性可再生资源帮助实现供电电网的平衡。”

蝌蚪五线谱编译自sciencealert，译者 李二宝，转载须授权