使用光将二氧化碳转化为燃料

科学家开发了微小的纳米颗粒，仅使用紫外线作为能源，可帮助将二氧化碳转化为甲烷-许多类型燃料的关键组成部分。美国杜克大学的研究人员发现了一种可以使用紫外线进行重要化学反应的催化剂，希望开发一种在自然阳光下运行的版本，这是替代能源的潜在福音。

化学家长期以来一直在寻找一种高效的光驱动催化剂来推动这一反应，这可以通过将二氧化碳转化为甲烷来帮助降低大气中二氧化碳的增长水平。铑纳米颗粒不仅在被光照射时更有效，而且它们的优点是强烈支持甲烷的形成，而不是甲烷和一氧化碳等不良副产物的均匀混合。

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研究人员说，这种光驱动催化的强 “选择性” 也可能扩展到其他重要的化学反应。“你可以用光来影响特定的反应途径，这一事实非常令人兴奋。这一发现将真正促进对催化的理解，”杜克大学化学教授刘杰说。尽管铑是地球上最稀有的元素之一，但它在我们的日常生活中起着令人惊讶的重要作用。

少量的银灰色金属用于加速或 “催化” 许多关键的工业过程，包括制造药物，洗涤剂和氮肥的过程，它们甚至在分解催化转化器中的有毒污染物中起着重要作用。我们的汽车。铑通过增加能量来加速这些反应，能量通常以热的形式出现，因为它很容易产生和吸收。

然而，高温也会引起问题，例如缩短催化剂寿命和不希望的产物合成。杜克大学的亨利·埃弗里特 (Henry Everitt) 说: “实际上，等离子体金属纳米粒子就像小天线一样，可以非常有效地吸收可见光或紫外线，并且可以做许多事情，例如产生强电场。”

刘实验室的研究生小张合成了吸收近紫外光的最佳尺寸的铑纳米立方体。然后，他将少量的木炭色纳米颗粒放入反应室中，并将二氧化碳和氢气的混合物通过粉状材料。当Zhang将纳米颗粒加热到300摄氏度时，反应产生了甲烷和一氧化碳 (一种有毒气体) 的相等混合物。

当他关掉热量，转而用高功率的紫外线led灯照亮它们时，张不仅惊讶地发现二氧化碳和氢气在室温下发生了反应，而且该反应几乎完全产生了甲烷。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。