布朗大学的二氧化碳捕获和转化中心的一组研究人员发现，泡沫铜可以提供一种将过量的二氧化碳转化为有用的工业化学品（包括甲酸）的新方法。

罗德岛州普罗维登斯市（布朗大学）一项新的研究表明，在涉及二氧化碳的反应中，由泡沫状的铜制成的催化剂与由光滑的铜制成的催化剂具有很大的电化学性质。布朗大学的二氧化碳捕获和转化中心的科学家进行的这项研究表明，泡沫铜可以提供一种将过量的二氧化碳转化为有用的工业化学品的新方法。

该研究发表在《 ACS Catalysis》杂志上。

利用二氧化碳的方法

随着大气中二氧化碳含量的不断上升，研究人员正在寻找利用它的方法。一种方法是捕获发电厂和其他设施排放的二氧化碳，并将其用作生产工业化学品的碳源，目前大多数工业化学品是由化石燃料制成的。问题在于二氧化碳非常稳定，将其还原为反应性和有用的形式并不容易。

“铜作为减少CO2的电催化剂已经被研究了很长时间，并且它是唯一能够将CO2还原为有用的碳氢化合物的金属，”这项新研究的资深作者，工程学教授Tayhas Palmore说。“有迹象表明，如果使平面铜的表面变粗糙，将会为与CO2反应创建更多的活性位。”

仅在最近几年才开发的泡沫铜提供了Palmore及其同事所期望的表面粗糙度。通过在氢气和强电流存在下将铜沉积在表面上来制成泡沫。氢气泡使铜沉积在海绵状孔和大小不同的通道中。

在将泡沫铜沉积在电极上之后，研究人员进行了实验，以观察与水中的CO2进行电化学反应会生成哪种产品。实验由布朗工程学院Palmore实验室的化学研究生Sujat Sen和Dan Liu进行。

泡沫铜的作用

实验表明，泡沫铜将CO2转化为甲酸（一种通常用作生产生物燃料的微生物的原料的化合物）的效率要比平面铜高得多。该反应还产生了少量的丙烯，这是一种有用的烃，以前在涉及铜的反应中从未报道过。

“产品分布是独特的，并且与平面电极所报道的完全不同，这令人惊讶，” Palmore说。“我们已经确定了二氧化碳电还原中要考虑的另一个参数。不仅是这种化学作用的方向是金属，而且是催化剂的结构。”

既然很显然架构很重要，那么Palmore和她的同事们正在努力研究调整架构时会发生什么。她说，很可能不同深度或直径的孔会从二氧化碳原料中产生不同的化合物。最终，有可能将泡沫铜调向特定的所需化合物。

Palmore说，她对铜还有更多的了解感到惊讶。

长期研究电催化作用

她说：“人们研究铜的电催化作用已有几十年了。” “令人惊奇的是，我们仍然可以对其进行更改以影响所生产的产品。”

这项研究工作是布朗捕获和转化二氧化碳中心更大努力的一部分。该中心由美国国家科学基金会（National Science Foundation）资助，正在研究各种可以将CO2转化为可用形式的碳的催化剂。

该中心的负责人帕尔默说：“目标是寻找从可持续的碳源生产一些世界上最大量的化学品的方法，地球不仅需要碳的过量，而且迫切需要减少这种碳的来源。” “这是我们科学家们开始思考如何以更可持续的方式生产工业化学品并同时控制成本的一种方式。只要生产依赖化石燃料，日用化工产品的成本就不会上涨，而是上涨。”

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