萊斯大學(xué)的工程師們開發(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，該裝置比較簡單，可以長時間運(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，在較高的濃度下對人體健康有害。

在新研究中，萊斯大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種方法，將這種潛在的危險廢品變成有價值的東西。乙酸被用于醋等食品以及一系列工業(yè)過程和產(chǎn)品中，作為防腐劑、溶劑等。在之前團(tuán)隊用于將二氧化碳轉(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，這更具挑戰(zhàn)性，”該研究的作者王浩天（音譯）說。“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)分離的問題。”

在這種情況下，電解質(zhì)是固體的。它與由納米級銅立方體組成的催化劑相互作用，這些銅立方體經(jīng)過精心設(shè)計，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。

“有時銅會沿著兩種不同的途徑產(chǎn)生化學(xué)物質(zhì)，”王浩天說。“它可以將一氧化碳轉(zhuǎn)化為乙酸和醇。我們設(shè)計了以一個面為主的銅立方體，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。”

去離子水通過管道進(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。

在實驗室測試中，該裝置連續(xù)運(yùn)行150小時，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《美國國家科學(xué)院院刊》雜志上。
責(zé)編AJX