一组研究小组已经提出了一种创新的等离子体催化方法，将二氧化碳 (CO2) 转化为甲醇，在常温常压下进行。这一进展解决了传统热催化所面临的挑战，传统热催化通常需要较高的温度和压力，导致二氧化碳转换效率低和甲醇产量少。
利物浦大学的科学家在将二氧化碳 (CO2) 转化为有用燃料和化学品方面取得了关键成就，代表了朝可持续净零经济的重大进展。
在发表在期刊Chem上的一项研究中，研究人员描述了他们开创性的等离子体催化技术，用于在环境温度和大气压力下将二氧化碳氢化为甲醇。
这项创新克服了传统热催化的缺点，传统热催化通常需要高温高压，往往导致二氧化碳转换率低和甲醇生产量少。
新方法在非热等离子体反应器中采用双金属Ni-Co催化剂，实现了单次通过中甲醇的46%选择性，以及在35 °C和0.1 MPa下24%的二氧化碳转换率。
非热等离子体是一种富含能量电子和反应剂的离子气体，能够打破惰性分子（如二氧化碳）中的强化学键，从而使化学反应在温和的条件下进行。
此外，基于等离子体的模块化系统可以瞬时开启和关闭，为利用间歇性可再生电力进行局部燃料和化学品生产提供了显著的灵活性。
利物浦大学的等离子体催化研究主席徐图教授表示：“我们的研究结果表明，等离子体催化提供了一种灵活和去中心化的方法，在正常条件下将二氧化碳氢化为甲醇。我们最近的技术经济评估显示，相较于传统热催化方法，这一过程可能显著降低资本成本，为利用可再生能源在合成燃料生产中开辟了一条可行的途径。”
原位等离子体耦合傅里叶变换红外 (FTIR) 分析和密度泛函理论 (DFT) 计算表明，双金属Ni-Co界面是甲醇生产的主要活性位点，其中二氧化碳的吸附和氢化通过埃利-里德尔 (Eley-Rideal，E-R) 机制发生，形成各种中间体。甲酸盐和羧基途径对于甲醇产生至关重要，而逆水煤气转换 (RWGS) 和一氧化碳氢化路径在Ni-Co位点上被发现不太有利。对双金属催化剂中Ni-Co位点的精心优化提供了显著潜力，通过有利影响二氧化碳分子在双金属界面的吸附，有效调整各反应路径的重要性，从而有效调整产物分布。
这项研究强调了等离子体催化作为可持续二氧化碳转换和燃料生产的电气化技术的巨大前景。在环境条件下进行这些反应，并采用模块化和可扩展的等离子体系统，为化工行业提供了一个有吸引力的替代方案。
此外，等离子体系统可以利用间歇性可再生电力运行，提高了去中心化生产燃料和化学品的实用性。
这项突破性的研究代表了催化二氧化碳转换的重大进展，为未来研究和旨在应对创造可持续未来挑战的工业应用铺平了道路。
利物浦大学的研究团队在等离子体催化领域处于领先地位，已在将二氧化碳转化为各种燃料和化学品方面取得了显著进展。他们还开发了二氧化碳甲烷化的有前景的方法以及一步法生物气转化为甲醇的工艺，在该领域申请了三项PCT专利。
