化学研究人员改进太阳能技术以减少产生的温室气体

北卡罗来纳大学教堂山分校化学系的研究人员正在利用半导体来收集和转换太阳能，产生高能化合物，这些化合物有潜力生产环保燃料。他们在《ACS能源通讯》上发表了一篇题为“甲基终止p型硅使得分子钌催化剂选择性光电化学CO2还原” 的论文中解释了他们如何使用甲基终止过程来修改硅的表面，从而改善其在利用阳光将二氧化碳转化为一氧化碳的性能。

这项研究得到了由美国能源部办公室支持的能源创新中心-太阳能液体燃料混合方法中心（CHASE）的资助，并受到了人工光合作用的启发。二氧化碳是一种主要的温室气体，通过将其转化为一氧化碳，研究人员称他们可以潜在地减轻二氧化碳排放对环境的影响。

研究人员使用了一种带有化学修饰硅片的钌分子催化剂，称为光电极，用于促进二氧化碳转化为一氧化碳的光能，而不产生非预期的副产品，例如氢气，使得将二氧化碳转化为其他物质的过程更加高效。

该研究的共同作者、贝曼和格雷默名誉任职教授朱莉安·登普西表示，在装满二氧化碳溶液的实验中，他们发现他们可以以87%的效率制造一氧化碳，这意味着使用改性硅光电极的系统与使用传统金属电极（如金或铂）的系统相比，性能相当或更好。

此外，该硅光电极在产生反应时需要的电能少了460毫伏，这比仅使用电能进行反应需要的电能少很多。登普西表示，这一点很重要，因为这个过程使用了直接的光收集来补充或抵消驱动将二氧化碳转化为一氧化碳的化学反应所需的能量。

研究人员称，通过使用特殊的甲基终止硅表面，他们能够避免这个问题。修改硅表面使得将二氧化碳转化为一氧化碳的过程更加高效和选择性，这对未来利用阳光制造液体燃料可能非常有用。

值得一提的是，CHASE由七个不同的机构组成，总部设在北卡罗来纳大学教堂山分校，并于2020年从能源部获得了4,000万美元的资金，以加速关于如何利用阳光生产燃料的基础研究。