科學家們開發出一種方法，可以將二氧化碳轉化為有價值的液體烴類，這些烴類是航空燃料的主要成分。這項技術由新加坡國立大學（NUS）的化學家研發，利用基於鎳的材料催化二氧化碳的電化學還原，實現綠色燃料的生產。
研究人員發現，通過在鎳結構中引入少量氟離子以及應用脈衝電位電解，他們能夠精確調整催化過程。這些策略使他們能夠對所產生的烴類類型進行前所未有的控制，特別是在確定分子是直鏈還是有分支方面。
NUS化學系的副教授葉文祥表示：「這項工作結合了催化劑合成、機制研究和計算建模的互補專業知識，使我們能夠揭示新的機制並設計二氧化碳還原為長鏈烴類的策略。」他補充道：「如果沒有實驗者和理論家之間的密切合作，這項工作將無法實現。」
研究人員強調，他們的研究展示了選擇性促進分支烴類生成的新策略。通過應用名為脈衝電位電解的技術，團隊能夠顯著提高五個或更多碳原子的烴類的分支與線性比，與標準方法相比，實現了超過 400% 的改善。
此外，氟摻雜在鎳催化劑中有助於在還原條件下保持其氧化狀態，這是一個促進長鏈烴類形成的關鍵因素。研究小組的研究員歐英清博士表示：「我們工作的關鍵進展在於揭示了為什麼基於銅的催化劑在過去十年中受到廣泛研究，但仍無法形成可觀的長鏈烴類，而鎳催化劑卻可以。」
研究人員顯示，鎳基催化劑促進了反應中間體的氧去除，並有利於吸附的一氧化碳中間體與不飽和烴類物質之間的非對稱耦合。研究還揭示，通過開發精確控制從二氧化碳生成烴類的結構的方法，這項研究為開發按需的可持續航空燃料和化學前體開啟了新途徑。
該研究發表在《自然》期刊上，顯示鎳基材料能夠促進電催化二氧化碳還原（CO2R）反應，生成最多可達 C6 的烴類。研究表明，氟摻雜改變了鎳活性位點的性質，這對調整 CO2R 的選擇性至關重要。研究人員表示：「我們使用中間體替代品，包括醛、烷基碘化物和乙炔來探討 CO2R 反應機制。醛類會被電還原為醇和去氧化中間體。」
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