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“人工樹葉”讓二氧化碳變廢為寶
2021-10-08 11:27:05
二氧化碳回收“二氧化碳分子式的排列就像兩個(gè)人緊緊拉著手，這種結(jié)構(gòu)讓二氧化碳分子極具化學(xué)惰性。我們要做的就是強(qiáng)迫它在相對(duì)溫和的條件下與別的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，把它變廢為寶。”在天津大學(xué)化工學(xué)院鞏金龍教授眼里，如何催化“懶惰”的二氧化碳是實(shí)現(xiàn)其變廢為寶的關(guān)鍵。
要實(shí)現(xiàn)“人工樹葉”的設(shè)想，需要建立新型二氧化碳催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)體系，找到更好的催化劑。然而這種開創(chuàng)性的研究實(shí)在太前沿?；貞浧鹱沓醯难芯?，鞏金龍感慨地說：“我們的研究完完全全是從零開始的。”
從0到1的轉(zhuǎn)變是場(chǎng)異常艱辛的跋涉。首先，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)備沒有現(xiàn)成的商業(yè)化裝置可以購買，全靠研究團(tuán)隊(duì)自己探索設(shè)計(jì)開發(fā)。從繪圖設(shè)計(jì)，到材料、工具的選擇，到醉終動(dòng)手安裝都是靠科研人員自己完成。其次，選擇哪種催化劑更好，也全靠摸索著嘗試，實(shí)驗(yàn)失敗幾乎成了常態(tài)。
“雖然沒仔細(xì)統(tǒng)計(jì)過，但是不夸張地說，我們進(jìn)行了上萬次實(shí)驗(yàn)，失敗、總結(jié)、調(diào)整方案，而后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。那段時(shí)間幾乎每天都這樣周而復(fù)始循環(huán)地工作著。”鞏金龍回憶說。
在研發(fā)過程中，鞏金龍團(tuán)隊(duì)還面臨著來自美國和日本同行的激烈競(jìng)爭(zhēng)。在這種壓力和動(dòng)力下，團(tuán)隊(duì)的科研人員每天都在和時(shí)間賽跑。
醉終他們經(jīng)過三年多的研究，實(shí)現(xiàn)了利用太陽能、氫能等綠色能源，在溫和條件下進(jìn)行二氧化碳的轉(zhuǎn)化，建立了新型的“光電催化二氧化碳還原”“二氧化碳加氫還原”途徑，打通了從二氧化碳到液體燃料和高附加值化學(xué)品的綠色轉(zhuǎn)化通道，實(shí)現(xiàn)了將二氧化碳還原為甲醇和其他碳?xì)淙剂系男峦黄?。在轉(zhuǎn)化過程中，其含碳產(chǎn)物的產(chǎn)率高達(dá)92.6%，其中甲醇的選擇性為53.6%，達(dá)到領(lǐng)先水平。相關(guān)研究成果作為封面熱點(diǎn)論文，在《德國應(yīng)用化學(xué)》《能源與環(huán)境科學(xué)》等國際知名期刊上發(fā)表二氧化碳回收設(shè)備。
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