激光技术的进步为更清洁的燃料和能源开辟了新的前景

科学家们已经开发出一种激光技术，可以为未来的清洁燃料和能源技术开辟道路。

我们迫切需要环境友好且可持续的方式来替代化石燃料、石油和天然气。二氧化碳 (CO2) 是所有依赖化石燃料的活动和来源产生的丰富废物。大约 35 亿吨二氧化碳被释放到我们的 行星的 每年，作为全球发电厂、车辆和工业设施产生的废物排放到大气中。为了减轻二氧化碳对全球气候的影响，这些浪费的二氧化碳可以转化为可用的 能源 如一氧化碳和其他能源丰富的来源。 例如，二氧化碳与水反应会产生富含能量的氢气，当与氢气反应时，它会产生有用的化学物质，如碳氢化合物或酒精。 此类产品可用于各种目的，也可用于全球工业规模。

电催化剂是参与电化学反应的催化剂——当发生化学反应但也涉及电力时。 例如，正确的催化剂可以帮助氢气和氧气以受控方式反应生成水，否则它只是两种气体的随机混合物。 甚至通过燃烧氢气和氧气来发电。 电催化剂可以改变或增加化学反应的速率，而不会在反应中消耗它们。 在 CO2 的背景下，电催化剂在实现 CO2 减排的效率“阶跃变化”方面被认为是相关且有前景的。

不幸的是，这些电催化剂如何工作的确切机制尚不完全清楚，区分短寿命中间分子层与溶液中非活性分子的“噪音”仍然是一个重大挑战。 这种对机制的有限理解给电催化剂设计的任何可能改变带来了困难。

英国利物浦大学的科学家们证明了一种 激光器是如何工作的基于光谱技术的二氧化碳原位电化学还原在他们的研究中发表 自然催化. 他们首次使用振动和频发生或 VSFG 光谱以及电化学实验来探索一种催化剂 (Mn(bpy)(CO)3Br)，该催化剂被视为一种很有前途的 CO2 还原电催化剂。 首次观察到反应催化循环中存在很短时间间隔的关键中间体的行为。 VSFG 技术可以跟踪催化循环中甚至寿命极短的物种的行为和运动，从而帮助我们了解电催化剂的工作原理。 因此，了解电催化剂在化学反应中如何运作的确切行为。

这项研究提供了对一些复杂化学途径的见解，并使我们能够为电催化剂创造新的设计。 研究人员已经在研究如何提高这项技术的灵敏度，并正在开发一种新的检测系统，以获得更好的信噪比。 这种方法可以帮助开辟高效的途径 清洁燃料 并获得更多潜力 清洁能源. 这样的过程最终需要在工业上扩大规模，以在商业水平上实现更高的效率。 处理化石燃料燃烧工厂产生的大量二氧化碳需要工业进步。

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来源（S）

内里 G 等人。 2018. 地球丰富的催化剂在二氧化碳还原过程中检测电极表面的催化中间体。 自然催化. https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533

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