科学家们已经开发出了一种新的合成气混合物，即合成气，它需要在黄金表面撒上少量的铜原子。新材料支持室温电化学反应，可以将二氧化碳和水转化为合成气，一种一氧化碳和氢的混合物，是化学和合成燃料生产的重要先驱。
研究人员说，合成气可以被转化成小分子，比如乙醇，或者更大的碳氢化合物，比如汽油，通过发酵或热化学。设计一种能够很容易控制合成气成分的材料和工艺，将是减少这些工业过程对环境影响的重要改进。
他们在最近发表在美国化学学会期刊上的一篇论文中描述了他们的设计。这项研究由Peidong Yang领导，他是美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)材料科学部的高级研究员，Peidong Yang是多伦多大学电气和计算机工程学院的教授。
“我们知道，没有其他单一的电催化剂能将高产量和如此广泛的合成气合成控制结合在一起，”杨说，他同时也是加州大学伯克利分校的一名化学教授。“许多利用合成气的过程需要不同的气体成分，所以我们想要建立一个可以容易调节的电催化剂家族。”
研究人员发现，他们可以通过调节在一个纳米结构的黄金表面上的铜原子量来控制电催化剂产生的一氧化碳和氢的数量。
“铜改变了二氧化碳与表面结合的强度，”研究报告的主要作者、杨家实验室的博士后研究员Michael Ross说，“一个纳米结构的表面主要是金，主要是一氧化碳。为了生产出更富氢的混合物，我们增加了更多的铜。”
研究人员在伯克利实验室的分子铸造中使用了x射线光电子光谱技术，来量化用于制造不同合成气混合物所需的金电催化剂的铜量。例如，覆盖黄金表面的1-原子厚的铜层可以产生2比1的氢气和一氧化碳的混合物。当黄金未被掺假时，氢与一氧化碳的混合比例为1比10，这表明合成气的产量有很大的灵活性。
罗斯说:“如果这些电催化剂能够扩大到工业反应堆的工作，我们就可以利用可再生的电力和二氧化碳制造合成气。”“合成气目前正被转化为甲醇、柴油和其他有用的化学物质。”这将使这些化学品的生产更加可持续。”
这项工作在伯克利实验室的化学科学部门的催化研究项目中得到了能源部的科学办公室和加拿大高级研究院的支持。分子铸造厂是美国能源部的科学用户办公室。
