瑞典林雪平大學的研究人員正在嘗試將二氧化碳(一種溫室氣體)轉(zhuǎn)化為利用陽光中的能量進行燃燒的燃料。最近的結果表明，可以使用他們的技術從二氧化碳和水中選擇性地生產(chǎn)甲烷，一氧化碳或甲酸。該研究已經(jīng)發(fā)表在ACS Nano上。

植物將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為氧氣和高能糖，它們被用作“燃料”來生長。他們從陽光中獲取能量。林建平大學的孫建武和他的同事正在嘗試模仿這種被稱為光合作用的反應，這種反應被植物用來從空氣中捕獲二氧化碳并將其轉(zhuǎn)化為化學燃料，例如甲烷，乙醇和甲醇。該方法目前處于研究階段，科學家的長期目標是有效地將太陽能轉(zhuǎn)化為燃料。

該部高級講師孫建武說：“通過利用太陽能將二氧化碳轉(zhuǎn)化為燃料，該技術可以促進可再生能源的發(fā)展，并減少對化石燃料燃燒的氣候的影響。”林雪平大學物理，化學和生物學專業(yè)。

石墨烯是存在的最薄的材料之一，由單層碳原子組成。它具有彈性，柔韌性，對日光透明，并且是良好的電導體。這些特性的組合確保了石墨烯具有在電子和生物醫(yī)學等應用中使用的潛力。但是僅石墨烯不適合LiU研究人員尋求的太陽能轉(zhuǎn)換應用，因此他們將石墨烯與半導體立方碳化硅(3C-SiC)結合在一起。林雪平大學的科學家以前已經(jīng)開發(fā)出一種世界領先的方法，可以在由碳和硅組成的立方碳化硅上生長石墨烯。當加熱碳化硅時，硅汽化，同時碳原子保留并以石墨烯層的形式重構。研究人員先前已經(jīng)表明，可以以受控的方式將多達四層的石墨烯彼此疊置。

他們將石墨烯和立方碳化硅結合在一起，開發(fā)出了一種基于石墨烯的光電極，該電極保留了立方碳化硅捕獲陽光能量并產(chǎn)生電荷載流子的能力。石墨烯在保護碳化硅的同時充當導電透明層。

基于石墨烯的技術的性能受多個因素控制，其中重要的一個因素是石墨烯與半導體之間的界面質(zhì)量?？茖W家已經(jīng)詳細研究了該界面的特性。它們顯示在文章中，他們可以調(diào)整在石墨烯層的硅碳化物和控制基于石墨烯的光電極的性能。以此方式使二氧化碳的轉(zhuǎn)化更有效，同時組分的穩(wěn)定性得到改善。

研究人員開發(fā)的光電極可以與各種金屬的陰極結合，例如銅，鋅或鉍。通過選擇合適的金屬陰極，可以從二氧化碳和水中選擇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，我們已經(jīng)證明，我們可以使用太陽能的能量，以控制轉(zhuǎn)化的碳氧化物成甲烷，一氧化碳或甲酸，”建武Sun說

甲烷用作燃料中的車輛適于使用氣體燃料。一氧化碳和甲酸可以進一步加工以使其可用作燃料，也可以在工業(yè)中使用。”