盖世汽车讯 多年来，化学家们一直致力于利用废弃分子合成高价值材料。据外媒报道，俄亥俄州立大学（The Ohio State University）的国际科学家合作团队正在探索如何利用电力来简化这一过程。在发表于期刊《自然催化》（Nature Catalysis）的研究中，研究人员证明，二氧化碳这种温室气体可以高效地转化为名为甲醇的液体燃料。

图片来源：《Nature Catalysis》

这项技术是通过将酞菁钴（CoPc）分子均匀地涂在碳纳米管（具有独特电性能的石墨烯状管）上实现的。碳纳米管表面是一种电解质溶液，在通过电流后，CoPc分子能够携带电子并利用它们将二氧化碳转化为甲醇。

使用基于原位光谱的特殊方法来可视化化学反应，研究人员首次看到这些分子将自身转化为甲醇或一氧化碳（一氧化碳不是理想的产物）。他们发现，二氧化碳分子发生反应的环境决定了反应路径。

该研究的共同作者、俄亥俄州立大学化学和生物化学系教授Robert Baker表示：“通过控制CoPc催化剂在碳纳米管表面的分布方式来调节这种环境，可以使二氧化碳产生甲醇的可能性提高8倍，这一发现可以提高其它催化过程的效率，并对其它领域产生广泛影响。当你把二氧化碳转化为另一种产品时，可以制造出许多不同的分子。甲醇无疑是最理想的一种，因为它的能量密度很高，可以直接用作替代燃料。”

虽然将废弃分子转化为有用的产品并不是新现象，但到目前为止，研究人员往往无法观察到反应的实际发生过程，而这是优化和改进该过程的关键所在。

Baker专攻于表面化学，即研究化学反应在不同物体表面发生时如何变化。他表示：“我们可能会根据经验优化某物的工作原理，但我们并非真正了解是什么让它起作用，或者是什么让一种催化剂比另一种催化剂更有效。这些都是很难回答的问题。”

但在特殊技术和计算机建模的帮助下，该研究团队已经大大接近于掌握这一复杂过程。“在这项研究中，研究人员使用了一种新型振动光谱，使他们能够看到分子在表面上的行为。”该研究的主要作者、前俄亥俄州总统学者奖获得者Quansong Zhu说道，他富有挑战性的测量对这一发现至关重要。

Zhu表示：“我们可以通过分子的振动特征判断出，这是处于两种不同反应环境中的同一分子。我们能够将其中一种反应环境与生产有价值的液体燃料甲醇联系起来。”

根据这项研究，更深入的分析还发现，这些分子直接与被称为阳离子的增压粒子相互作用，从而增强了甲醇的形成过程。Baker表示，还需要更多的研究来了解这些阳离子的其它作用，但这一发现是实现更高效地制造甲醇的关键。

除了作为飞机、汽车和轮船等交通工具的低成本燃料外，利用可再生电力生产的甲醇还可以用于供暖和发电，并推动未来的化学发现。