实时•全面•专业

Prompt•Overall•Professional

学术研究

战略动态 > 学术研究

美国中佛罗里达大学开发出可触发人造材料中光合成反应的方法

2017-04-28 143浏览 标签:

2017年4月24日,美国中佛罗里达大学(UCF)团队发现了一种方法来触发合成材料中的光合作用,可同时将温室气体转化为清洁空气并产生能量。该工艺具有创造可以显著减少温室气体的技术的巨大潜力,同时也创造了一种清洁的生产能源的新方法。

UCF助理教授Fernando Uribe-Romo说:“这项工作是一个突破。从科学的角度来看,定制材料使其能够吸收特定颜色的光是非常困难的。从社会角度来看,我们正在为有助于减少温室气体的技术发展做出贡献。”

Uribe-Romo和他的学生团队创造了一种触发在金属-有机框架(MOF)这种合成材料中的化学反应的方法,可以将二氧化碳分解成无害的有机材料。我们可以将其视为类似于植物将二氧化碳(CO2)和阳光转化为食物的人工光合作用过程。只是Uribe-Romo的方法不是用来生产食物,而是生产太阳能燃料。

世界各地的科学家多年来一直在研究如何制造太阳能燃料,但是他们面临的挑战是需要找到一种使用可见光引发化学反应的方法。紫外线具有足够的能量可以允许诸如二氧化钛的普通材料中的反应发生,但是紫外线仅占地球接收的太阳光的4%。包括从紫色至红色波长的可见光代表了太阳光的大部分,但几乎没有材料能够吸收这些颜色的光,然后产生将二氧化碳转化为燃料的化学反应。

研究人员已经尝试了各种材料,但是可以吸收可见光的材料往往是稀有和昂贵的,如铂、铼和铱,这使得工艺成本变得高昂。Uribe-Romo团队使用一种常见的无毒金属钛,并添加了作为光收集天线的有机分子。光收集天线分子可以在被掺入进金属有机框架材料时被设计成可以吸收特定颜色的光。在他们的研究中,他们选择将材料设计成可以吸收蓝色的光。

Uribe-Romo的团队组装了一个蓝色的LED光反应器来测试这个假设,他们将一定量的二氧化碳缓慢地加入光反应器中,看是否会发生反应。结果是化学反应发生了,将二氧化碳还原成了两种形式的碳,甲酸和甲酰胺(两种太阳能燃料),并同时清洁了空气。

Uribe-Romo说:“我们的目标是继续细致地调整此种方法,以便我们可以更高效的创造更多的被还原的碳。”他想要知道其它波长的可见光,是否也可以触发经由合成材料调整的反应。如果可以,该工艺可以作为一种可以显著减少温室气体的重要途径。“我的想法将是建立一个能够捕获大量二氧化碳的站点,比如在电厂旁边。气体将被吸入站内,经历整个反应过程,在回收温室气体的同时产生将被放回发电厂的能源。”

也许有一天,房主可以购买由此种材料制成的屋顶瓦片,这样既可以清洁周围的空气,又可以同时生产为家庭供电的能量。

 

留言(0)