将CO2转化为可持续燃料的过程点亮研究之路

研究人员成功将二氧化碳转化为甲醇，通过在光活性材料上照射铜单原子，这一发现为创造新的绿色燃料铺平了道路。研究团队来自诺丁汉大学化学学院、伯明翰大学、昆士兰大学和乌尔姆大学。他们设计了一种由铜嵌入在纳米晶状碳氮结构上的材料，该结构允许电子从碳氮化合物转移到二氧化碳，这是在太阳辐射影响下从二氧化碳生产甲醇的关键步骤。

研究表明，光照射在半导体材料上会激发电子，使它们能够穿越材料与二氧化碳和水反应，从而产生多种有用的产品，包括作为绿色燃料的甲醇。然而，目前这一过程存在效率和选择性不足的问题。

二氧化碳是全球变暖的最大贡献者。传统的热力方法依赖于化石燃料来源的氢气，因此研究人员强调发展基于光和电催化的替代方法，利用可持续的太阳能和丰富的水资源。

诺丁汉大学化学学院的研究员Madasamy Thangamuthu表示，“在我们的方法中，我们在纳米尺度上控制材料。我们开发了一种具有晶体纳米领域的新型碳氮化合物，它能够高效地与光相互作用，并实现足够的电荷分离。”

研究人员设计了加热碳氮化合物至所需结晶度的工艺，以最大限度地发挥该材料在光催化中的功能性。他们使用磁控溅射技术，在无溶剂的条件下沉积原子铜，实现了半导体和金属原子之间的密切接触。

该研究得到了EPSRC“金属原子在表面和界面上(MASI)可持续未来”计划资助，旨在开发用于三种关键分子——二氧化碳、氢气和氨——转化的催化材料。MASI催化剂以一种原子有效的方式制备，以确保对化学元素的可持续利用，而不耗尽稀有元素的供应，并充分利用地球上丰富的元素，如碳和碱金属。

诺丁汉大学致力于倡导绿色和可持续技术。东米德兰兹设立了零碳集群，以加速绿色产业和先进制造业创新的发展和部署。