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2019-01-01以常見金屬打造更具效率的碳捕手
589 期
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全球暖化問題是人類目前面臨的最大挑戰之一，降低二氧化碳排放量迫在眉睫。近日，日本東京工業大學石谷治（Osamu Ishitani）團隊與研究開發法人產業技術綜合研究所（AIST）於《美國化學學會期刊》（Journal of the American Chemical Society）發布最新研究，利用地球富含的金屬，加上類似植物將二氧化碳（CO2）轉換為可用能源的方法，成功打造出人工光合作用（artificial photosynthesis）。
其實，過去也曾出現以金屬錯合物（metalcomplex）光催化（photocatalytic）系統將CO2還原的方法，但其中有許多都需要使用貴金屬和／或稀有金屬的錯合物。這次主要由銅錯合物（CuPS）與錳基催化劑 （Mn(4OMe)）組成，這些金屬在地球上含量豐富，相形之下更為環保、便宜。
CuPS為一種相當穩定且有效率的氧化還原光敏劑（redox photosensitizers），經12小時照光後僅有2％會分解，且是迄今被研究的光敏劑裡還原能力最強的。
報告指出，CO2還原後的產物其量子產額（quantum yield）為57％，錳基催化劑的轉換率超過1300，且二氧化碳還原的選擇性為95％。研究團隊進一步解釋，這些用來使CO2還原的豐富元素，比起釕或錸等稀有金屬更容易取得，且量子產額亦可媲美稀有金屬，效果顯著。看來，隨著化學方法日益翻新與演進，人類或許離無化石燃料的目標又更接近了。
Hiroyuki Takeda et al., Highly Efficient and Robust Photocatalytic Systems for CO2 Reduction Consisting of a Cu(I) Photosensitizer and Mn(I) Catalysts, Journal of the American Chemical Society, 2018.