“氮掺杂石墨烯量子点”可将二氧化碳转成液态燃料

2016年12月19日 11:01 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

一说到石墨烯,网友们肯定会联想到计算机和电池行业的“日经帖”。但是莱斯大学的一支研究团队,却为它找到了另一个应用场景 —— 将二氧化碳转成液态燃料。这项技术的核心部分为“N-掺杂 石墨烯量子点”(NGQDs),它可以作为乙烯和乙醇制造过程中的“电化学反应催化剂”,且稳定性和效率接近于最常见的铜等材料。

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莱斯大学的研究人员们,已经用“N-掺杂 石墨烯量子点”将二氧化碳转为液态烃(比如可作为燃料的 乙烯 和 乙醇)。


为缓解气候变化带来的影响,减少进入大气中的二氧化碳,是一个相当重要的方式。

许多研究都在寻找如何捕获碳源,并且用到了粘土工程细菌金属有机框架、或者 Memzyme 气泡材料,然后将之封存到岩石混凝土中。

在此规模下,基板上的“N-掺杂 石墨烯量子点”看起来像是个圆形的补丁图案。


另外还有专注于如何捕捉碳源并将之转换为液态烃(然后当做燃料)的研究,而莱斯大学的研究人员们发现,NGQDs 是一种相当搞笑的电子催化剂材料。

该材料为单层原子厚的石墨烯片,上面的点点只有几纳米宽。由于它本身就是全碳材料,所以无法自行转化二氧化碳,于是研究人员给它掺杂了氮原子,以催动二氧化碳的电化学反应。

上图是单个“N-掺杂 石墨烯量子点”的样子。


研究首席 Pulickel Ajayan 表示:“碳通常不是一种催化剂,我们对其如此高效表示震惊。当被掺杂到六角形的石墨晶格之时,氮原子有许多个可以占据的位置”。

“根据氮所处的位置,其催化活性也不尽相同,这对我们来说是个谜。即使人们在过去 5-10 年里撰写了数不清的论文,这个问题仍未被真正解决”。

透射电子显微镜图像下的“N-掺杂 石墨烯量子点”,现也被用于将二氧化碳转成燃料的工艺中。


尽管谜团尚未揭开,大家还是测试了多种电子催化剂材料。在铜价上涨的背景下,它们有望成为主要竞争者,但效率仍是大家最为看重的。

NQGDs 被发现效率和铜差不多(可减少 90% 的碳排放),能够将其捕捉到的 45% 的碳源转成乙烯和乙醇燃料,同时寿命也保持得更久。

这项研究的详情, 已经发表在近日出版的《自然通讯》(Nature Communications)期刊上。

[编译自:New Atlas]

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