实现碳中和、二氧化碳制甲醇的飞跃

密歇根大学的研究人员开发了一种称为钴酞菁的催化剂材料，可将二氧化碳（气候变化的重要驱动因素）转化为甲醇等可再生燃料。

发表在ACS催化杂志上的UM研究人员研究了使用钴酞菁作为催化剂，通过多个反应步骤将二氧化碳转化为甲醇。第一步将二氧化碳 （C02） 转化为一氧化碳 （CO），第二步将 CO 转化为甲醇。

这种方法提供了一种减少温室气体排放的可持续方法，同时提供了生产清洁能源的途径。

长期以来，科学家们一直试图找到一种将二氧化碳化学转化为甲醇等燃料的方法。甲醇有可能以更环保的方式用于为车辆提供动力。

虽然CO2转化为甲醇已经工业化，但通过电化学过程大规模实现这种转化已被证明是一个重大挑战。

“我们的方法是独一无二的，因为我们能够带来并弥合每个领域对同一问题的所有知识。我们的科学家和工程师都在一个团队中，集思广益并收集见解，以最佳方式设计和理解该系统，“共同主要作者Kevin Rivera-Cruz说，他最近获得了UM的化学博士学位。

酞菁钴的作用类似于 CO2 或 CO 分子的分子钩。这些分子在钴金属（几何形状）周围的排列至关重要，因为它决定了每个气体分子结合的强度。他们发现，问题在于酞菁钴与CO2分子的结合比与CO分子的结合更强。因此，一旦在第一步中产生一氧化碳，一氧化碳就会被另一个 CO2 分子置换，然后才能进一步转化为甲醇。

使用先进的计算模型，研究人员计算出钴酞菁与二氧化碳的结合力是与一氧化碳结合的三倍以上。他们还通过测量改变CO2和CO量时的反应速率的实验证实了这一点。

研究人员表明，结合亲和力的差异与催化剂的电子如何与CO2和CO分子相互作用有关。为了解决这个问题，研究人员建议重新设计钴酞菁催化剂，以加强它与CO的相互作用，并降低它与CO2的结合强度。

解决这一障碍可以为使用钴酞菁等催化剂大规模有效地将二氧化碳废物转化为甲醇燃料铺平道路。

合著者包括 UM 的 Libo Yao、Paul Zimmerman、Nirala Singh 和 Charles McCrory。