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2019-01-01以常見金屬打造更具效率的碳捕手 589 期

Author 作者 編輯部
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.