新型催化剂将二氧化碳变废为宝，制成清洁燃料

该研究发表在《Chem》期刊上，主要作者包括耶鲁大学博士后研究员贾斯汀·韦达尔和密苏里大学研究生研究助理凯勒·弗图。资深作者有耶鲁大学教授尼莱·哈扎里和密苏里大学教授韦斯利·伯恩斯科特。

氢燃料电池的重要性
氢燃料电池通过将氢气中的化学能转化为电能来工作，原理与电池类似。尽管这项技术在清洁能源方面前景广阔，但由于高效生产和储存氢气存在困难且成本较高，其大规模应用受到了限制。

“当前，寻找可再生化学原料来替代化石燃料衍生的原料时，二氧化碳的利用是一个优先事项，”哈扎里表示。他是耶鲁大学文理学院的约翰·伦道夫·赫夫曼化学教授兼化学系主任。

甲酸盐作为氢载体
甲酸（甲酸盐的质子化形式）已实现工业化规模生产，通常用作防腐剂、抗菌剂以及用于皮革鞣制。许多科学家也将其视为燃料电池的实用氢源，前提是能以可持续且高效的方式生产。

如今，大多数工业甲酸盐生产依赖化石燃料，这限制了其长期的环境效益。研究人员表示，更清洁的替代方法是直接从空气中的二氧化碳生产甲酸盐。这种方法既能降低温室气体水平，又能制造有用的化学产品。

催化剂的挑战
将二氧化碳转化为甲酸盐需要催化剂，而这一直是一个主要障碍。目前开发的许多最有效的催化剂依赖贵金属，这些贵金属成本高、稀缺且往往有毒。更丰富的金属则容易快速分解，从而降低其驱动化学反应的能力。

锰催化剂的表现超出预期
研究团队开发了一种新策略来克服这一问题。通过重新设计催化剂结构，他们显著延长了锰基催化剂的工作寿命。因此，这些催化剂的性能优于大多数贵金属替代品。

研究人员称，关键改进在于在配体设计中添加了一个额外的供体原子（配体是与金属原子结合并影响反应性的原子或分子）。这一变化有助于稳定催化剂并保持其有效性。

“看到配体设计以如此有意义的方式取得成效，我感到很兴奋，”韦达尔说。

清洁化学的更广泛意义
该团队认为，这种方法的应用可能不止于二氧化碳转化。类似的设计原则可能会改进用于其他化学反应的催化剂，从而可能扩大这项研究的影响。

耶鲁大学研究人员布兰登·梅尔卡多和妮可·皮库特也为这项研究做出了贡献。该研究的资金由美国能源部科学办公室提供。