中部大学Yoshinori Narita教授宣布,他们已经开发出一种铁催化剂,可以高效地将二氧化碳还原为一氧化碳。预计二氧化碳(CO2)作为一种有用的碳资源将投入实际使用。
迄今为止,为了减少 CO2,使用了含有高度稀有贵金属元素的催化剂。但是,这些催化剂的活性适中,需要大量能量,并且会产生一氧化碳 (CO) 以外的物质。一直希望开发一种仅产生CO的高活性催化剂,其具有许多工业用途,并且能量低,并且使用廉价且通用的金属例如铁。
该研究小组专注于微生物中存在的一种叫做“一氧化碳脱氢酶(CODH)”的酶的结构。这种酶可以交换 CO2 和 CO,镍和铁原子可以通过同时与一分子 CO2 结合而以低能量发生反应。所有传统催化剂都具有仅包含一种金属离子的结构,但我们开发了一种高度耐用的铁卟啉二聚体,其中两种金属离子像这种酶一样以最佳距离排列。在该铁催化剂中,CO2电化学还原反应开始时的过电压是迄今为止报道的所有复合催化剂中最低的,催化剂转速显示出极大的值。此外,当在中性溶液中进行 CO2 的恒电位还原反应时,选择性地生成 CO,电效率高达 2%。该催化剂是世界上第一种已被证明具有如此高的催化稳定性和产物选择性的复合催化剂。据说这是世界上第一个在中性溶液中具有高CO92还原活性的铁络合物催化剂。
预计这一发现将有助于直接利用阳光进行人工光合作用和通过可再生能源产生的电力减少二氧化碳的实际应用,并作为开发更具活性的催化剂的设计指南......