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美國研究人員最近在《美國國家科學院院刊》上發(fā)表的最新論文中描述了他們發(fā)明的一種新催化劑，可以通過增加化學反應中長鏈碳氫化合物的產量將二氧化碳轉化為其他有用的化學物質，如丙烷、丁烷或其他碳氫化合物燃料。
這種新的催化劑是由元素釕（一種屬于鉑族的稀有過渡金屬）組成的，涂有一層薄薄的塑料。像任何催化劑一樣，這項發(fā)明加速了化學反應，但在這個過程中不會耗盡。釕也比其他優(yōu)質催化劑（如鈀和鉑）便宜。在同等條件下，新催化劑產生的丁烷是標準催化劑在最大壓力下產生最長碳氫化合物的1000倍。
斯坦福大學化學工程師馬泰奧·卡涅羅團隊花了7年時間來發(fā)現(xiàn)和改進這種新催化劑。新催化劑從反應中生產汽油的能力是一個突破?？_實驗室的反應器只需要更大的壓力來生產所有用于汽油的長鏈碳氫化合物，因此它們正在建造一個更高的壓力反應器。
汽油在室溫下是液態(tài)的，比甲烷、乙烷、丙烷等難以儲存和揮發(fā)的“短鏈兄弟”更容易處理?？_的團隊設想了一個碳中和循環(huán)，其中二氧化碳被收集并轉化為燃料再次燃燒，由此產生的二氧化碳重新開始循環(huán)。
研究人員解釋說，反應性顯著提高的關鍵是釕上的多孔塑料層。未涂層的催化劑效果很好，但只產生甲烷，這是最短鏈的碳氫化合物，只有一個碳原子和四個氫鍵合。多孔聚合物控制碳氫比，使我們能夠從相同的反應中產生更長的碳鏈。研究人員使用同步加速器技術來證明這種特殊而關鍵的相互作用。
卡涅羅承認，盡管長鏈碳氫化合物是捕獲碳的創(chuàng)新用途，但它并不完美。他還在研究其他催化劑和類似的工藝，將二氧化碳轉化為有價值的工業(yè)化學品，如烯烴、甲醇和乙醇，這些都可以在不“返回天空”的情況下隔離碳。
大氣中的二氧化碳能成為構成化石燃料的長鏈碳氫化合物嗎？當然可以，它需要自然光合作用和數(shù)百萬年地質活動帶來的高熱和高壓。科學家們不想等待數(shù)百萬年來合成化石燃料，所以他們使用化學領域的最新進展——催化劑，來完成“加速”。本文的新催化劑能以前所未有的速度從二氧化碳中產生碳分子。在這個“魔法”的過程中，廢棄的二氧化碳和大量的氫轉化為乙烷、丙烷和丁烷鏈。所有這些都是燃料的來源。
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