新资金支持二氧化碳转化研究

密歇根材料研究所（MMRI）最近提供的资金支持了一个新的合作项目，该项目由土木与环境工程系助理教授Joshua Jack（PI）和化学工程系助理教授Albert Liu（Co-PI）领导。

他们的项目 “将金属间 CoPc-PtZn 电催化剂与胶体石墨烯量子点相结合，将二氧化碳高选择性地转化为甲醇 “旨在将温室气体二氧化碳转化为甲醇，希望同时解决环境问题并创造宝贵的化学资源。

研究的核心是开发一种新型 “混合纳米催化剂”，利用金属颗粒（特别是锌和铂）与有机金属卟啉催化剂之间的协同作用。杰克和他的实验室将首先合成这种 “混合纳米催化剂”，并对其进行电化学分析。然后，刘的实验室将通过正在开发的石墨烯量子点支撑层来调整催化剂的性能。这种方法旨在有效利用可再生能源，将二氧化碳转化为甲醇，甲醇是一种液体化学品，在燃料和其他产品中具有巨大潜力。

我们的愿景是开创一种方法，利用由石墨烯量子点支撑的金属间化合物组成的最先进的电催化剂，将废弃的二氧化碳转化为甲醇，”Liu 说。”这一创新性组合旨在解决和克服当前二氧化碳转化为甲醇技术中普遍存在的动力学和选择性难题。

Jack 和 Liu 创新的工艺包括将二氧化碳初步转化为一氧化碳，然后再转化为甲醇。此外，该团队的工作还包括创建使用碳纳米材料增强的专用气体扩散电极，旨在显著提高转化率。

“电气化二氧化碳转化为减缓气候变化提供了一条经济、可持续的途径，”杰克说。”我们对探索用于甲醇合成的新型电催化剂尤为兴奋，因为甲醇合成在燃料和化学品生产脱碳方面具有巨大潜力。

该项目的预期成果是实现 “负碳 “或 “净零 “足迹，通过直接从空气或工业排放中捕捉二氧化碳并将其转化为有价值的甲醇，从而有效降低大气中的二氧化碳含量。这些工作背后的技术有望实现可扩展性，为可持续甲醇生产铺平道路，最终取代运输部门的化石燃料，并减少化学制造的碳足迹。

“我们很高兴能得到 MMRI 的支持，这标志着我们在通过可持续电气材料设计应对气候变化的合作努力中迈出了关键一步，”Liu 说。”这使我们能够将各团队的不同专长汇集到新型电催化微环境的设计和开发中，从而在二氧化碳转化技术领域取得开创性的进展。

该项目的意义远不止于甲醇的生产，它是一个为开发绿色技术做出贡献的机会，而绿色技术可以带来一个更加可持续发展的未来。该项目所开发的原理和材料可以应用于更广泛的二氧化碳转化领域，而且由于电催化剂支架设计和纳米材料合成方面的进步，还可以启发二氧化碳利用和可再生能源方面的新研究途径。

“我们的研究动机源于应对气候变化的迫切需要和全球对可持续能源解决方案日益增长的需求，”刘说。”通过重点研究二氧化碳到甲醇的选择性转化，我们的目标是解决将二氧化碳作为资源利用而不是作为废物处理的重大挑战之一。