萊斯大學(xué)的工程師們開(kāi)發(fā)了一種新的反應(yīng)器，可以將一氧化碳轉(zhuǎn)化為乙酸。利用微小的銅立方體作為催化劑，該裝置比較簡(jiǎn)單，可以長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，讓不需要的廢氣變成工業(yè)上有用的產(chǎn)品。

一氧化碳通常是工業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，雖然它不是大氣中直接的溫室氣體，但它可能是一種室內(nèi)或城市空氣污染物，在較高的濃度下對(duì)人體健康有害。

在新研究中，萊斯大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種方法，將這種潛在的危險(xiǎn)廢品變成有價(jià)值的東西。乙酸被用于醋等食品以及一系列工業(yè)過(guò)程和產(chǎn)品中，作為防腐劑、溶劑等。在之前團(tuán)隊(duì)用于將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲酸的裝置基礎(chǔ)上，新的反應(yīng)器將一氧化碳轉(zhuǎn)換為乙酸。

“我們正在將產(chǎn)品從一碳化合物甲酸升級(jí)，這更具挑戰(zhàn)性，”該研究的作者王浩天（音譯）說(shuō)。“人們傳統(tǒng)上是在液體電解質(zhì)中生產(chǎn)醋酸，但他們?nèi)匀淮嬖谛阅艿拖乱约爱a(chǎn)品與電解質(zhì)分離的問(wèn)題?！?/p>

在這種情況下，電解質(zhì)是固體的。它與由納米級(jí)銅立方體組成的催化劑相互作用，這些銅立方體經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，表面有波紋，有助于打破某些碳氧鍵，將氣體轉(zhuǎn)化為所需產(chǎn)品。

“有時(shí)銅會(huì)沿著兩種不同的途徑產(chǎn)生化學(xué)物質(zhì)，”王浩天說(shuō)。“它可以將一氧化碳轉(zhuǎn)化為乙酸和醇。我們?cè)O(shè)計(jì)了以一個(gè)面為主的銅立方體，可以幫助這種碳-碳耦合，其邊緣可以引導(dǎo)碳-碳耦合向乙酸而不是其他產(chǎn)品?！?/p>

去離子水通過(guò)管道進(jìn)入反應(yīng)器，在那里與醋酸混合，產(chǎn)生可用的溶液。剩余的氣體以氧氣的形式排放出來(lái)。

在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，該裝置連續(xù)運(yùn)行150小時(shí)，產(chǎn)生的溶液中醋酸含量高達(dá)2%--即使與食醋4%的醋酸含量相比，也是一種微弱的溶液，但足夠有用。酸成分本身的純度高達(dá)98%。該團(tuán)隊(duì)表示，為了使該系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性，還需要做更多的工作來(lái)改進(jìn)該系統(tǒng)，包括使其更穩(wěn)定、更節(jié)能。

該研究發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》雜志上。
責(zé)編AJX