创新背景

在全球对于气候变化的日益关注中，减少二氧化碳排放已经成为众多国家和科研机构的首要任务，特别是在最近的双方面基础法规中明确指出，捕获CO²并将其永久存储或转化为有价值的最终用途是实现到2050年达到净零温室气体排放的重要措施，此背景下，如何经济、高效地捕获并储存或转化二氧化碳成为一个亟待解决的挑战。

虽然从技术角度来看，碳捕获已经是可行的，但其经济效益仍然是一个阻碍其广泛应用的主要因素，为了增加碳捕获的经济效益，科研人员不断探索将捕获的二氧化碳转化为有市场需求的产品的方法，此外，工业生产中对于各种化学品，如醋酸，的巨大需求也驱使研究者寻找更为绿色、可持续的生产方式，尤其是当目前90%的醋酸生产主要来自化石燃料时，寻找替代方案显得尤为重要。

因此，基于上述背景，西北大学的研究者与国际团队合作，探索了一种转化一氧化物的新方法，这种方法不仅提供了一种新的碳捕获和转化途径，也可能为醋酸的可持续生产提供了新的机会。

创新过程

西北大学的研究者与国际团队开展了一项研究，旨在创造从捕获的碳来源产生的醋酸，研究的核心是利用实验室内创新的催化剂，该催化剂由Ted Sargent教授的实验室开发。

研究流程主要分为两个步骤，首先，捕获的气态CO²通过电解器，在此过程中，CO²与水和电子发生反应，形成一氧化碳（CO）。

接着，气态的一氧化碳再次通过另一个电解器，在这个步骤中，另一个催化剂将其转化为含有两个或更多碳原子的各种分子。

该团队在研究中面临的主要挑战是选择性，许多用于这第二步的催化剂都会导致多种反应同时发生，这会产生难以分离和纯化的不同二碳产品，为了解决这一问题，团队试图创造一种条件，使其中一个产品的生成率超过其他产品。

通过使用大约1%的铜作为催化剂，团队发现可以更有利于仅产生醋酸，同时，他们还发现，将压力提高到10大气压可以使团队达到创纪录的效率，根据团队的分析，这种方法的法拉第效率达到了91%，意味着每100个输入到电解器的电子中有91个最终转化为所需的产品，即醋酸。

此外，该研究还显示，与以前的催化剂相比，新的催化剂更为稳定，即使在连续运行820小时后，其法拉第效率仍然保持在85%的高水平。

创新价值

碳捕获与转化：随着全球对于减少温室气体排放的紧迫需求，寻找有效的方法捕获并利用CO²已经变得至关重要，通过将捕获的CO²转化为有价值的化学品，如醋酸，这项研究为碳捕获技术提供了新的经济动机。

推动绿色化学产业：通过从捕获的碳中生产醋酸，此方法提供了一种更可持续的替代方案，以替代从化石燃料中提取的甲醇，这有助于减少对化石燃料的依赖，并推进绿色和可持续的化学生产。

环境保护：传统从甲醇制造醋酸的方法会释放大量的CO²，与此相比，这种新方法将碳捕获并转化为醋酸，从而减少了大量的二氧化碳排放。

创新与技术进步：该方法展示了在科学和工程上的创新，如使用新型催化剂和电解技术，这为相关领域的研究者和工程师提供了新的思路和工具，鼓励他们继续进行技术革新。

经济潜力：通过为捕获的碳提供有价值的应用，该研究可能会吸引更多的投资进入碳捕获和转化技术领域，从而促进经济增长和创造新的就业机会。

教育和公众意识：随着此类研究的发布和传播，公众对于气候变化和碳捕获的意识可能会增强，这有助于形成一种社会共识，即采取行动应对气候变化是迫在眉睫的。

创新关键点

研究团队使用了在Ted Sargent教授实验室中创造的新型催化剂，为碳捕获和存储领域增添了新的兴趣，在此次研究中，他们设计了一个两步过程，首先通过电解器将捕获的气态CO²与水和电子反应，生成一氧化碳，然后，再将气态的一氧化碳通过第二个电解器，其中另一个催化剂将其转化为含有两个或更多碳原子的分子；另外，为了提高产物的选择性，他们尝试了各种条件，确保主要生成醋酸，团队还发现，使用较低比例的铜作为催化剂，并提高压力，可以实现出色的效率。