|
众所周知，二氧化碳排放是全球一个重大的问题。能不能变废为宝，把二氧化碳转化成有用的材料？回答是可以。2021年12月，我的科大师弟和同事曾杰教授（图1）在《Nature Nanotechnology》发表文章（网页链接，图2），提出了一种把二氧化碳转化成甲酸的催化方法。这里的关键在于，以前类似的研究都要把最终产物从电解液中分离提纯出来，这占了总成本的70%。而曾杰的方法绕过了这一步，开发了一种固态电解质反应器和铜合金催化剂，直接从二氧化碳和水就制备出了甲酸水溶液（图3），大大节约了产物分离的成本。甲酸水溶液可以立即拿来用，例如作为电池燃料，这就打开了巨大的想象空间。 十年以前，学术界普遍认为二氧化碳转化是不值得追求的，因为成本太高。在工业界就更是如此了，因为他们认为这不可能盈利。但近几年来，催化剂取得了进步，可再生能源降低了价格，这些给二氧化碳转化提供了机会。曾杰的研究，就是一个重大突破。 最近，《Nature》对曾杰做了一场专访，标题是《把工业二氧化碳变成电池燃料》（Turning industrial CO2 into battery fuel）（网页链接，图4）。其中他说到，下一步目标是尽快把这项技术工业化。我们希望和碳排放大户企业合作，例如水泥厂和火力发电厂。全世界的相关企业都来联系我们，包括希望削减碳排放的企业和希望购买燃料与化学品的企业。今年我们和中石化达成了合作协议，中石化希望用我们的技术生产更多的α-烯烃。α-烯烃常用于制造工业油和润滑剂，而且可以从二氧化碳转化而来。 近年来，中国在二氧化碳转化方面不断取得重大进展。例如2021年的二氧化碳制淀粉（图5），就在全世界引起了轰动。不过它的意义目前还主要限于科学，而不是技术，因为它的成本还远远高于植物比如说玉米制淀粉，虽然单位质量催化剂的效率比玉米制淀粉高得多。而曾杰的二氧化碳制甲酸，离实用就近得多。在不远的将来，我们可能就会看到这项技术改变世界。 曾杰在专访中回忆，自己出生在河南省商城县一个贫寒的山区农家。父亲虽然没有受过很高的教育，但非常勤于思考和动手。例如在上世纪八十年代很少见到空调的时候，父亲就用废弃的汽车散热片自制了水冷空调，让他能在炎热的夏天专心学习。还有当时的农村烧煤烧柴火要用火钳，铁制的火钳不一会儿就发烫，曾杰有一次就烫伤了手。父亲为此设计了一个镂空的火钳，由一根铁丝编织而成，增加了传热距离和散热速度，从此就再也不会烫手了，既漂亮又实用。父亲源于生活的创造，在曾杰的心中埋下了科技发明的种子（图6）。 在回国的十年中，曾杰培养了很多年轻学生，这是他最骄傲的成就。许多伟大的科学进步都需要几代人的不懈努力。我高兴地知道，当我老去的时候，我的学生们会把研究推向前进。       |
|
|
