什么是液态阳光（Liquid sunshine）？

液态阳光”（Liquid Sunshine），是指生产过程中碳排放极低或为零时制得的甲醇。即“清洁甲醇”和“绿色甲醇”。

目前，全球都在进行CO2的减排工作。一般认为，在对生产制造、交通运输、建筑加热和冷却进行去碳化的过程中，最好的选择便是利用可再生电力直接或间接地替换化石燃料。

大气中二氧化碳的浓度正在稳步增加，许多科学家认为这是对环境有很大影响的。然而，新的研究发现，现在可以从大气中收集二氧化碳并将其转化为可用的燃料甲醇——这可能是可持续能源生产的里程碑。

在美国能源部阿贡国家实验室最近的一项研究中，研究人员发现，阳光与铜催化剂一起可用于将二氧化碳转化为甲醇。作为一种液体燃料，甲醇为工业提供了寻找满足美国能源需求的额外来源的潜力。

二氧化碳就是这样一种稳定的分子。它是燃烧几乎所有东西的副产品，也是气候变化问题日益恶化的已知罪魁祸首。“与其担心大气中不断增加的二氧化碳，这也可能是一个发现产生可持续能源的新方法的机会，”该研究的作者、阿贡杰出研究员 Tijana Rajh 说。

该研究阐明，在光催化过程中，氧化亚铜 (Cu2O) 是一种半导体，当它暴露在光线下时，它会产生电子并可以与许多化合物发生反应或还原。在被激发后，电子在催化剂的低能价带中留下一个正空穴，这反过来又可以氧化水。

“这种光催化剂特别令人兴奋，因为它具有我们使用过的最负导带之一，这意味着电子有更多的势能可用于进行反应，”Rajh 说。

以前使用光催化剂（例如二氧化钛）来减少二氧化碳的尝试往往会产生各种产品的混合物，从醛到甲烷。Rajh 解释说，这些反应缺乏选择性使得难以分离可用的燃料流。

将二氧化碳转化为有用能源的想法来自大自然本身，这种情况经常发生。看看光合作用的过程，它使用二氧化碳来制造食物，那么为什么我们不能用它来制造燃料。这个假设被证明是一个复杂的问题，因为为了制造甲醇，它不仅需要一个电子，还需要六个，”研究解释说。

通过从二氧化钛转换为氧化亚铜，科学家们开发了一种催化剂，该催化剂不仅具有更负的导带，而且其产品的选择性也显着提高。这种选择性不仅来自氧化亚铜的化学性质，还来自催化剂本身的几何形状。应用纳米科学，该研究能够干预表面以诱导某些热点或改变目标物体的表面结构，”Rajh 说。

通过这种 “干预”，技术 Rajh 与滑铁卢大学助理教授、共同研究员 Yimin Wu 一起设法创造了一种有点人格分裂的催化剂。他们开发了一种具有不同切面的氧化亚铜微粒，就像钻石有不同的切面一样。微粒的许多方面是惰性的，但其中一个在推动二氧化碳还原为甲醇方面非常活跃。

根据这项研究，这个方面如此活跃的原因在于两个独特的方面。首先，二氧化碳分子与其结合的方式使得分子的结构实际上略微弯曲，从而减少了减少所需的能量。其次，水分子也在非常接近二氧化碳分子被吸收的地方被吸收。

在这个过程中，“为了制造燃料，必须减少二氧化碳，而水必须被氧化，”Rajh 说。同样，“光催化中的吸附构象极其重要——如果一个二氧化碳分子以一种方式吸收，它可能完全没用。但如果它是弯曲的结构，它会降低要减少的能量。”

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