從氣候殺手到化工原料的華麗變身

材料牛注：二氧化碳是溫室效應的罪魁禍首，在努力減小排放量的同時，將其催化轉化為一種重要的化工原料—乙烯，是一種非常有前景的方法。波鴻魯爾大學的科學家發現了一種高效催化劑，為二氧化碳—乙烯的轉化帶來曙光。

近日，波鴻魯爾大學Beatriz Roldan Cuenya組發現了一種高選擇性轉換的催化劑，它能將溫室氣體—二氧化碳—轉化為一種重要的化工原料—乙烯。這一成果發表在Nature Communications期刊上，文章詳細地解釋了等離子體處理過的銅是如何實現這一目的的。

二氧化碳通常采用電化學方法催化轉化為化學藥品，但這種方法效率很低，原因有二，一是材料的選擇催化性較低，二是催化產物中只有少量乙烯，而副產物較多。現在這一缺點終于能夠改善。

等離子體處理增加選擇性

德國波鴻市第四實驗物理研究所的Hemma Mistry將銅膜用氧氣或者氫氣的等離子體處理，制備成新型催化劑。通過等離子體處理，銅表面被氧化，性能發生改變，比如變得更平滑或者更粗糙。研究人員逐步改變等離子體參數，獲得了最優的表面性能。

與傳統的銅催化劑相比，Hemma Mistry制得的催化劑有著更高的乙烯產量。同時，它也有著更高的選擇性，這表明催化副產物會大大減少。Beatriz Roldan Cuenya說：“這具有里程碑式的意義。”

機理解密

研究人員解釋了這一現象的機理。使用同步輻射加速器，他們分析了催化過程中銅的化學態，發現催化劑表面帶正電的銅離子是催化體系的關鍵組分，促進了較高催化選擇性。

一直以來，人們都認為化學反應中的銅以金屬態存在。這項研究結果推翻了以往的認知，另外的顯微分析也證實了這一結論。Beatriz Roldan Cuenya說：“這些研究結果為從納米尺度上設計有特定活性和選擇性的催化劑提供了可能。”

本文由材料人編輯部王旗提供素材，王思迪編譯。

材料牛網專注于跟蹤材料領域科技及行業進展，這里匯集了各大高校碩博生、一線科研人員以及行業從業者，如果您對于跟蹤材料領域科技進展，解讀高水平文章或是評述行業有興趣，點我加入材料人編輯部