美國橡樹嶺國家實驗室（ornl）化學家亞當·羅蒂農帶領的研究團隊，本來打算將溫室氣體的主要成分——二氧化碳催化成甲烷，結果在開始催化反應的第一個步驟，竟意外生成了乙醇，轉化效率還挺高，達到了63%。
消息發布后，多家國內外媒體予以關注。這個技術是否像新聞標題上看起來那么簡單？其背后的創新點究竟何在？對改善環境和提高能源效率能有哪些幫助？
二氧化碳變酒精只需一步
在進行電催化二氧化碳實驗時，羅蒂農團隊設計了至少三個反應步驟，希望將二氧化碳催化成甲烷等物質。
實驗的重要“道具”是1平方厘米的納米芯片催化劑，上面由嵌入碳尖峰中的含氮銅納米顆粒組成釘狀排列結構，形成含有多個反應位點的紋理。
研究人員將納米芯片插入水中，同時注入二氧化碳，施加電壓后，芯片釘狀納米尖峰開始進行高效的化學反應。結果在第一個步驟結束時，“我們發現，竟然制造出了杜松子酒的成分——乙醇。”
乙醇，就是我們俗稱的酒精，在燃燒時會變成二氧化碳和水。現在，科學家好像只用一步，就逆轉了乙醇燃燒的復雜過程！
“偶然”源自扎實研究積累
ornl官方網站近日在重點介紹這項突破性成就時，提到了“催化科學”和“納米制造”兩個關鍵詞。
羅蒂農在接受美國著名的《大眾機械》雜志采訪時表示，橡樹嶺國家實驗室是政府資助的研究機構，“我們的主要研究方向是納米技術，而我個人側重于催化技術，特別是用電催化來控制化學反應。”
通常而言，用單一的催化劑把二氧化碳催化成其他物質是非常困難的。羅蒂農選擇了將擅長的電化學方法應用于催化實驗。此外，這項成果的最大創新點在于催化劑的納米紋理，正是這種獨特的納米結構，為催化反應提供了高效率反應場所。
值得一提的是，這種僅用普通碳、銅材料進行催化的方法，避免了使用稀有金屬鉑等昂貴材料帶來的工業成本壓力。更重要的是，它在室溫下的水中操作即可，方便大規模的工業化應用。
目前，研究人員計劃改進他們的方法，以進一步研究這種催化劑的性質和行為。
有效提高清潔能源利用率
為什么會選擇二氧化碳作為催化對象？羅蒂農表示：“用
電力捕獲二氧化碳并將其轉化為有用的東西，是一種很重要的研究方向，全世界都在做這類研究。”
二氧化碳是燃燒產生的廢物，這次偶然發現的可逆催化反應，不僅可以“變廢為寶”，其效率也高得驚人。
新聞通告中提到的63%的產出率，在羅蒂農看來，是一種容易讓人理解的解釋方法——推動100個電子穿過催化劑，其中63個最終以乙醇形式存儲下來。另一種對“高效”的解釋更“刺激”——從二氧化碳的角度看，如果拿100個二氧化碳分子去參與反應，其中84個最終變成乙醇，其余的變成一氧化碳、甲酸或甲烷。“63%也好，84%也好，催化收益率是比較高的，我們對此感到很滿意”。
有鑒于此，研究人員認為，“該方法可擴大用于工業相關領域，如存儲風力、太陽能等可再生能源發電站產生的過量電力”。不能并入電網的電力，可以用來催化二氧化碳，以液體乙醇的方式將能源存儲下來。
“這是一個提高清潔能源利用效率的好辦法”，羅蒂農表示，“如果考慮閉合碳循環和由此衍生的
碳交易，該技術也具有相當的競爭力。”
