二氧化碳“變身”純甲酸液體燃料一種新型電解反應器

　　近日，中國科學技術大學曾杰教授與電子科技大學夏川教授、中國科學院大連化學物理研究所肖建平研究員合作，基于固態電解質開發了一種新型電解反應器。他們利用可持續的清潔電能，配合所研發的銅基單原子催化劑，可以將溫室氣體二氧化碳高效轉化為高價值、高純度的液體燃料甲酸，無須進一步產物分離。該成果12月14日在國際頂級學術期刊《自然·納米技術》雜志上發表。

　　人類活動排放的二氧化碳等溫室氣體，帶來全球變暖等一系列環境和生態問題。面對日益嚴峻的氣候變化問題，我國提出了碳達峰與碳中和的重大戰略目標，在國內國際社會引發關注。

　　利用風力、水力、太陽能等可持續能源的“綠電”，將溫室氣體二氧化碳電解轉化為高價值的化學品，是二氧化碳利用的新興技術，有望成為減少碳排放的重要手段。然而，這一過程得到的產物駁雜，既包括經濟價值高的甲酸，還會得到一氧化碳、乙烯、乙醇等眾多副產物，并且將液體產物從電解質溶液中提取和純化將占用巨額生產成本。如何提高催化劑的選擇性、降低產物分離成本，是實現二氧化碳電解產業化亟待解決的技術難題。

　　曾杰教授聯合團隊研發了一種低成本、高活性的銅基單原子催化劑，實現了二氧化碳到甲酸的單一轉化。令人興奮的是，他們基于固態電解質還開發了一種新型電解裝置，配合所研制的催化劑，以二氧化碳和水作為原料，可以直接連續制備得到無須分離的純甲酸液體燃料。利用這一新技術，研究人員在實驗室實現了濃度為0.1摩爾每升的純甲酸水溶液的公升級制備。

　　審稿人認為，這一研究集原理創新突破、機理深度發掘、催化性能卓越于一體，是一項杰出的工作。這一成果有望大幅降低二氧化碳電解工藝中的產物分離成本，推動綠電驅動二氧化碳轉化的產業化進程，對實現碳中和與碳達峰的戰略目標具有重大意義。