太阳能辅助下二氧化碳的可再生燃料

瑞典林雪平大学的研究人员正在尝试将二氧化碳(一种温室气体)转化为利用阳光中的能量进行燃烧的燃料。最近的结果表明，可以使用他们的技术从二氧化碳和水中选择性地生产甲烷，一氧化碳或甲酸。该研究已经发表在ACS Nano上。

植物将二氧化碳和水转化为氧气和高能糖，它们被用作“燃料”来生长。他们从阳光中获取能量。林建平大学的孙建武和他的同事正在尝试模仿这种被称为光合作用的反应，这种反应被植物用来从空气中捕获二氧化碳并将其转化为化学燃料，例如甲烷，乙醇和甲醇。该方法目前处于研究阶段，科学家的长期目标是有效地将太阳能转化为燃料。

该部高级讲师孙建武说：“通过利用太阳能将二氧化碳转化为燃料，该技术可以促进可再生能源的发展，并减少对化石燃料燃烧的气候的影响。”林雪平大学物理，化学和生物学专业。

石墨烯是存在的最薄的材料之一，由单层碳原子组成。它具有弹性，柔韧性，对日光透明，并且是良好的电导体。这些特性的组合确保了石墨烯具有在电子和生物医学等应用中使用的潜力。但是仅石墨烯不适合LiU研究人员寻求的太阳能转换应用，因此他们将石墨烯与半导体立方碳化硅(3C-SiC)结合在一起。林雪平大学的科学家以前已经开发出一种世界领先的方法，可以在由碳和硅组成的立方碳化硅上生长石墨烯。当加热碳化硅时，硅汽化，同时碳原子保留并以石墨烯层的形式重构。研究人员先前已经表明，可以以受控的方式将多达四层的石墨烯彼此叠置。

他们将石墨烯和立方碳化硅结合在一起，开发出了一种基于石墨烯的光电极，该电极保留了立方碳化硅捕获阳光能量并产生电荷载流子的能力。石墨烯在保护碳化硅的同时充当导电透明层。

基于石墨烯的技术的性能受多个因素控制，其中重要的一个因素是石墨烯与半导体之间的界面质量。科学家已经详细研究了该界面的特性。它们显示在文章中，他们可以调整在石墨烯层的硅碳化物和控制基于石墨烯的光电极的性能。以此方式使二氧化碳的转化更有效，同时组分的稳定性得到改善。

研究人员开发的光电极可以与各种金属的阴极结合，例如铜，锌或铋。通过选择合适的金属阴极，可以从二氧化碳和水中选择性地形成不同的化合物，例如甲烷，一氧化碳和甲酸。

“最重要的是，我们已经证明，我们可以使用太阳能的能量，以控制转化的碳氧化物成甲烷，一氧化碳或甲酸，”建武Sun说

甲烷用作燃料中的车辆适于使用气体燃料。一氧化碳和甲酸可以进一步加工以使其可用作燃料，也可以在工业中使用。”

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