二氧化碳转化为纯甲酸液体燃料

近日，中国科学技术大学曾杰教授与中国电子科技大学夏川教授、中国科学院大连化学物理研究所肖建平研究员合作，开发了一种基于固体电解质的新型电解反应器。利用可持续的清洁电能和开发的铜基单原子催化剂，它们可以高效地将温室气体二氧化碳转化为高价值和高纯度的液体燃料甲酸，而无需进一步的产品分离。该成果于12月14日发表在国际顶级学术期刊《自然纳米技术》上。

人类活动排放的二氧化碳等温室气体带来了全球变暖等一系列环境和生态问题。面对日益严峻的气候变化问题，中国提出了二氧化碳峰值排放和碳中和的重大战略目标，引起了国内外社会的关注。

利用风电、水力、太阳能等可持续能源的“绿色电力”，将温室气体二氧化碳电解转化为高价值化学品，是二氧化碳利用的新技术，有望成为减少碳排放的重要手段。但该工艺得到的产品复杂，包括经济价值高的甲酸，以及一氧化碳、乙烯、乙醇等许多副产物。并且从电解质溶液中提取和纯化液体产品将占用巨大的生产成本。如何提高催化剂的选择性，降低产物分离成本，是实现二氧化碳电解工业化亟待解决的技术问题。

曾杰教授和他的团队开发了一种低成本、高活性的铜基单原子催化剂，实现了二氧化碳向甲酸的单一转化。令人兴奋的是，他们还开发了一种基于固体电解质的新型电解装置。该催化剂可以二氧化碳和水为原料，不经分离直接连续制备纯甲酸液体燃料。利用这项新技术，研究人员在实验室中实现了浓度为每升0.1摩尔的纯甲酸水溶液的制备。

审稿人认为，这项研究是一项集原理创新突破、机理深度探索和优异催化性能于一体的杰出工作。这一成果有望大幅降低二氧化碳电解过程中的产品分离成本，推动绿色电力驱动的二氧化碳转化产业化进程，对实现碳中和、二氧化碳峰值排放的战略目标具有重要意义。