美國能源部布魯克海文國家實驗室和哥倫比亞大學研究人員聯(lián)合開發(fā)了一種耦合電化學和熱化學反應的新策略，可將強效溫室氣體二氧化碳（CO2）轉化為碳納米纖維。這些材料具有廣泛的獨特性能和許多潛在的長期用途。研究人員在《自然·催化》雜志上描述，新方法可在相對較低的溫度和環(huán)境壓力下進行，成功地將碳鎖定在固體形態(tài)的物質中，以抵消碳排放甚至實現負碳排放。

研究人員表示，將碳納米纖維放入水泥中，可使碳在混凝土中鎖定至少50年。該過程同時還會產生氫氣。

新工作的特別之處在于，試圖將CO2轉化為具有附加值且堅實的固體碳材料。這種固體碳材料含有尺寸為十億分之一米的碳納米管和納米纖維，具有許多吸引人的特性，包括強度、導熱性和導電性。但是，從CO2中提取碳并使其組成精細的結構并不是一件簡單的事情。

研究人員為此開發(fā)了串聯(lián)兩步法。該方法將反應分解為多個階段，用兩種不同類型的催化劑，使分子更容易聚集在一起并作出反應。

團隊首先用一種由碳負載的鈀制成的電催化劑，將CO2和水分解成一氧化碳和氫氣。接著團隊轉向了一種由鐵鈷合金制成的熱活化催化劑。它在400℃左右的溫度下工作，比直接將CO2轉化為碳納米纖維所需的溫度要溫和得多。通過電催化和熱催化的耦合，團隊使用這種串聯(lián)過程實現了單獨使用任何一個過程都無法實現的目標。

研究人員稱，這種催化劑回收的便利性、催化劑的商業(yè)可用性以及第二反應相對溫和的反應條件，有助于降低與該過程相關的能源成本。如果這些過程由可再生能源驅動，其結果將是真正的負碳排放，可為緩解CO2的排放效應開辟新途徑。

【總編輯圈點】

緩解全球變暖，嚴格控制二氧化碳等溫室氣體排放，已成為全人類的目標。減少二氧化碳排放的主要方式，一是碳封存，二是碳抵消。碳的捕獲、利用與封存也是應對氣候變化的重要技術手段。此次，科研人員創(chuàng)新性使用了電催化和熱催化。這種串聯(lián)將二氧化碳轉化為碳納米纖維，在利用它的同時，還能將其有效封存。值得一提的是，這種催化方法并非高成本、高復雜度的實驗室方法，它兼顧了便利性和商用性，為實現零碳甚至負碳排放開辟了道路。