密西西比大学的一位化学教授正在探索可以开启未来阳光驱动能源基础设施的新型材料。
贾里德·德尔坎普(Jared Delcamp)使用最近获得的国家科学基金会奖，正在研究如何应用新型金属催化剂或加速化学反应以实际获得燃料的材料，将温室气体二氧化碳转化为主要使用阳光的可用燃料.
化学和生物化学副教授 Delcamp 是该奖项的首席研究员，其中包括来自其他两所东南会议大学的研究人员。
“理想情况下，汽车和电力生产厂以及此类二氧化碳发生器的废气可以直接与催化剂和阳光一起使用以产生燃料，”2013 年加入密歇根大学教师的德尔坎普说。“这就是大自然正在做的事情植物生命通过光合作用产生更多的植物。
“我们的目标是将这些催化剂用作人工光合作用系统的一部分，以制造燃料作为长期目标。”
密西西比大学化学与生物化学系研究生 Christine Curiac(左)测量新材料的光学特性，以了解它们的催化行为，这是由国家科学基金会资助的合作研究项目的一部分，致力于转变不可再生化石燃料转化为可持续的太阳能燃料。密歇根大学化学和生物化学副教授 Jared Delcamp(右)正在与阿拉巴马大学和密西西比州立大学的同行合作开展该项目。摄影：Logan Kirkland/Ole Miss Digital Imaging Services
根据美国宇航局的说法，二氧化碳是“一种重要的吸热(温室)气体，它通过人类活动(如森林砍伐和燃烧化石燃料)以及自然过程(如呼吸作用和火山爆发)释放。”
研究人员希望他们的探索能够以碳中和的方式从温室气体中生产太阳能燃料。
博士。Delcamp 组建了一支强大的团队，拥有强大的互补专业知识组合，”密歇根大学教授兼化学和生物化学主席Greg Tschumper说。“看到 NSF 投资于这项合作努力及其极其重要的研究，这非常令人兴奋，这些研究有可能通过消耗不需要的温室气体的过程将不可再生的化石燃料(如汽油)转变为可持续的太阳能燃料。”
寻找实用的捷径
尽管相对于世界上目前依赖化石燃料的基础设施而言，利用阳光来制造燃料作为按需提供的储存化学能是有吸引力的，但要做到这一点，需要在可行的情况下，由现成且价格合理的金属制成的快速、耐用和选择性的催化剂。
虽然二氧化碳可以在没有催化剂的情况下转化为燃料，但转化过程中的能量损失如此之大，以致于它是不切实际的。研究人员正致力于设计更高效、更稳健、更具选择性的实用催化剂。
将催化剂加入人工光合作用系统大约需要四个步骤，它需要两种不同的催化剂，”德尔坎普说。“我们希望非常接近我们正在研究的催化剂的最后一步，这将是由阳光驱动的二氧化碳燃料系统所需难题的一半左右。
“催化剂改变了从二氧化碳到燃料的反应途径，以避免大量的能源损失，从而可以更快地制造燃料。这就像一条通往产品的高速公路，而不是一条更长的土路。”
与Delcamp工作，并担任该奖项的联合主要研究者是伊丽莎白Papish，在一个化学教授阿拉巴马大学和查尔斯·埃德温·韦伯斯特，在教授和副系主任在化学系密西西比州立大学。
研究合作源于三人共同开展的前 NSF建立的促进竞争研究计划。在参与该赠款时，研究人员意识到，联合力量可以大大加快他们利用阳光将二氧化碳转化为燃料的共同兴趣的工作。
