密西根州科學家將二氧化碳轉化為清潔水泥的創新方法

密西根州的研究團隊正在探索如何將二氧化碳轉化為可用於水泥生產的金屬草酸鹽，這一創新方法由密西根大學的化學家 Charles McCrory 領導。這項研究顯示，二氧化碳作為廢物，可以被轉化為有價值的建築材料。

該研究源於 McCrory 在美國能源部資助的碳循環閉合中心（4C）工作的成果。4C 的目標是將捕獲的二氧化碳轉化為有價值的燃料和工業材料。

水泥的生產是這項研究的一個重要焦點。最常用的波特蘭水泥是由石灰石和富含鈣的礦物製成，生產過程能耗巨大，並對全球碳排放造成重大影響。他們的解決方案涉及金屬草酸鹽，這些簡單的鹽類可以作為水泥的前驅體。早期研究已顯示，鉛可作為催化劑，將二氧化碳轉化為金屬草酸鹽，但這一過程需要大量的鉛，從而引發環境和健康問題。

研究的共同作者 Jesús Velázquez 表示，金屬草酸鹽代表了一個尚待開發的前沿，能作為替代水泥材料、合成前驅體，甚至是二氧化碳儲存解決方案。4C 團隊利用專門設計的聚合物來控制鉛催化劑周圍的環境，將所需的鉛量降低至微量，達到每十億分之一的水平，這與許多商業碳基材料中自然存在的雜質相似。

另一位共同作者 Anastassia Alexandrova 指出，催化劑通常是偶然發現的，成功的工業配方往往非常複雜。在這項研究中，微量鉛雜質實際上成為了一種催化劑，這為催化劑發現提供了未來的潛在機會。

這一過程使用一組電極進行操作。在一個電極上，二氧化碳轉化為溶液中的草酸根離子；而在另一個金屬電極上，釋放的離子與草酸根結合形成固體金屬草酸鹽，這些固體可用作更清潔水泥生產的前驅體。McCrory 表示，轉化後的固體金屬草酸鹽在正常條件下保持穩定，不會重新轉化為二氧化碳。

目前，二氧化碳的電解過程已經在大規模開發中，下一步的挑戰是如何擴大生產固體金屬草酸鹽的步驟。McCrory 認為，這是一個可擴展的過程，並指出降低鉛催化劑的用量是為了解決大規模使用鉛所帶來的環境問題。

該研究結果已發表在《先進能源材料》期刊上。

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