利用钙钛矿作为催化剂，二氧化碳变燃料

利用钙钛矿作为催化剂，二氧化碳变燃料

以下文章来源于化合物半导体联盟 ，作者化合物半导体杂志

化合物半导体联盟

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维也纳工业大学（TU Wien）的科学家生产了一种特殊的钙钛矿，适用于将二氧化碳转化为其他有用的物质

如果大气中的二氧化碳含量不再增加，则必须将二氧化碳转化为其他物质。然而，由于CO2是非常稳定的分子，因此只能借助特殊的催化剂才能完成。迄今为止，这类催化剂的主要问题是缺乏稳定性：经过一段时间后，许多材料失去了催化性能。

在维也纳工业大学，正在研究使用钙钛矿作为阳极材料的催化性能。现在，维也纳工业大学的科学家已经成功地生产出一种特殊的钙钛矿，该钙钛矿适合用作将二氧化碳转化为其他有用物质（例如合成燃料）的催化剂。

如何结束碳循环

“我们对所谓的反向水煤气变换反应很感兴趣，”维也纳工业大学材料化学研究所的克里斯托夫·拉米珊说。“在此过程中，二氧化碳和氢被转化为水和一氧化碳。然后您可以进一步处理一氧化碳，例如，转化为甲醇，其他化学基础材料，甚至转化为燃料。”

这种反应并不是什么新鲜事物，但实际上并没有在工业规模上实现二氧化碳的利用。它发生在高温下，这导致催化剂迅速分解的事实。当涉及到昂贵的材料（例如包含稀有金属的材料）时，这是一个特别的问题。

christoph Rameshan和他的团队研究了如何专门针对这种反应从钙钛矿中定制一种材料，他取得了成功：“我们尝试了一些东西，最后想出了由钴，铁，钙和钕制成的钙钛矿具有出色的性能。” Rameshan说。

原子在晶体中迁移

由于钙钛矿的晶体结构，它允许某些原子通过它迁移。例如，在催化过程中，钴原子从材料内部移向表面并在其中形成微小的纳米粒子，然后这些纳米粒子具有特别的化学活性。同时，形成所谓的氧空位-晶体中氧原子应实际存在的位置。正是在这些空位，二氧化碳分子可以特别好地对接，然后分解为氧气和一氧化碳。

“我们能够证明我们的钙钛矿比其他催化剂稳定得多，” Rameshan说， “它还具有可以再生的优点：如果在一定时间后其催化活性确实减弱了，您可以简单地借助氧气将其恢复到原始状态并继续使用。”

初步评估表明，该催化剂在经济上也很有前景。“它比其他催化剂贵，但用量只要三分之一，而且更耐用。” Rameshan说，“我们现在想用其他东西代替钕，这可以进一步降低成本。”

内置燃料生产的工业厂房

从理论上讲，您可以使用此类技术将二氧化碳排放到大气中-但是要做到这一点，您首先必须浓缩二氧化碳，而这需要大量的能源。因此，在大量生产二氧化碳的地方，例如在工业工厂，先转化二氧化碳，这样效率更高。” Rameshan说：“您可以简单地在现有工厂中增加一个额外的反应器，这些工厂目前排放大量的二氧化碳，其中二氧化碳首先被转化为一氧化碳，然后进一步处理。”这样的工业工厂不会损害气候，反而会带来额外的收益。

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