佛罗里达州的一位化学教授刚刚找到了一种方法来触发合成材料的光合作用过程,将温室气体变成洁净的空气,同时还可以产生能源。 这个过程具有很大的潜力产生一种技术,该技术可以显著减少与气候变化有关的温室气体,同时还能创造一个清洁的生产能源的方式。 中部佛罗里达大学的助理教授Fernando Uribe Romo说:“这是一个突破。从科学的角度来说,剪裁材料使其只吸收一种特定颜色的光是非常困难的,但从社会的角度来看,我们对发展可以帮助减少温室气体的技术做出了贡献。” 他的研究成果发表在了《材料化学》杂志上。 Fernando Uribe Romo教授和他的学生团队创造了一种方法来在一种被称为金属有机框架(MOF)的合成材料中触发化学反应来将二氧化碳分解转化为无害的有机材料。我们可以把它看成是一种人工光合作用过程,类似于植物将二氧化碳和阳光转化为食物的方式。但Uribe Romo的方法产生的不是食品,而是太阳能燃料。 这是世界各国的科学家们多年以来一直追求的目标,但遇到的挑战是找到一种用可见光来触发这个化学转化的方法。紫外线有足够的能量在普通的材料如钛白粉中使反应得以进行,但是紫外线仅占地球从太阳那里接收到的阳光的4%。而可见光范围——紫色到红色波长——占到了太阳射线的大部分,但很少有材料能够吸收这一部分光来产生将二氧化碳转化为燃料的化学反应。 研究人员尝试了各种材料,但那些可以吸收可见光的材料往往是稀有和昂贵的材料,如铂,铼和铱,这使得这个过程的成本非常高昂。 Uribe Romo使用钛——一种常见而无毒的金属,和添加的有机分子作为捕光天线,来看这配置是否能够有效。这种捕光天线分子名为N-alkyl-2-aminoterephthalates被集成到金属有机骨架之后可以吸收特定颜色的光。在此研究中能吸收蓝光。 该团队组装了一个蓝色LED光反应器来测试这一假设。将测定量的二氧化碳缓缓输入到看起来像日晒床的蓝光圆柱体光反应器中,观察反应是否发生。腔体内部的LED灯条发出蓝色光线,模拟太阳光的蓝光波长。 实验发现的确起作用了,化学反应将二氧化碳转换为两种简化形式的碳,形成两种太阳能燃料甲酸盐和甲酰胺,并在此过程中清洁了空气。 Uribe-Romo说道:“目标是继续调整该方法,提高其效率。” Uribe-Romo想尝试调整合成材料,使得利用其他波段的可见光也能触发这一反应。如果能够成功,将能大大帮助减少温室气体。 “想法是建立许多捕捉大量二氧化碳的基站,比如靠近发电厂。气体会被吸入基站中,经过该过程循环并产生能量,输入到发电厂中。” 也许某天家主也能购买这种材料做成的屋瓦,清洁附近的空气同时为自家提供能量。 Uribe-Romo说道:“这可能会带来一波新的技术和基础设施建设浪潮。这是可能的。” |






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