中部大學成田義典教授宣布,他們開發了一種鐵催化劑,可以高效地將二氧化碳還原為一氧化碳。預計二氧化碳(CO2)作為一種有用的碳資源將投入實際使用。
迄今為止,為了減少二氧化碳,已經使用了含有高度稀有貴金屬元素的催化劑。然而,這些催化劑具有中等活性,需要大量能量,並且會產生除一氧化碳 (CO) 以外的物質。期望開發僅產生CO的高活性催化劑,該催化劑具有許多工業用途,並且具有低能量,並且使用廉價且通用的金屬如鐵。
該研究小組專注於微生物中存在的一種稱為“一氧化碳脫氫酶(CODH)”的酶的結構。這種酶交換CO2和CO,鎳和鐵原子可以通過同時與一個CO2分子結合而以低能量反應。所有常規催化劑都具有僅包含一個金屬離子的結構,但我們開發了一種高度耐用的鐵卟啉二聚體,其中兩個金屬離子像這種酶一樣以最佳距離排列。在該鐵催化劑中,CO 2 的電化學還原反應開始的過電壓是迄今為止報導的所有復合催化劑中最低的,並且催化劑轉速顯示出極大的值。此外,在中性溶液中進行CO2的恆電位還原反應時,選擇性地生成CO,電效率高達2%。該催化劑是世界上第一個被證明具有如此高的催化穩定性和產物選擇性的複合催化劑。據說這是世界上第一個在中性溶液中具有高CO92還原活性的鐵絡合物催化劑。
這一發現有望為直接利用陽光的人工光合作用和通過可再生能源產生的電力減少二氧化碳的實際應用做出貢獻,並為開發更具活性的催化劑提供設計指南。..