去年五月，我访问了位于伯克利国家实验室的美国能源部人工光合作用联合中心（JCAP） 的北部分部。这次访问后来成为一份报告，说明JCAP在实现人造光合作用的努力中如何从水分离战略转向二氧化碳（CO 2）。
在我离开伯克利实验室的JCAP设施之前，我已经到伯克利实验室材料科学部的一名科学家郑海美遇见了。郑称，她和她的同事已经完成，但尚未发表的研究中，他们曾设法破解副产品选择性的CO的大问题2减少。减少二氧化碳的主要问题是，当您真正想要的是一种特定的燃料（如乙醇）时，通常会生产不同产品的汤。
现在她告诉我的研究已经出版，并在“ 科学进步 ”杂志上进行了描述。该团队的工作承诺一氧化碳生产中100％的选择性。
郑先生在新闻稿中说，他们的二氧化碳分解技术产生“无法检测到的竞争天然气产品，如氢气或甲烷”。“这是一个很大的事情。在二氧化碳减排中，你想要脱掉一个产品，而不是混合不同的东西。“
称为光电化学还原的JCAP方法利用半导体材料的带隙来产生电子 - 空穴对，当其被具有高于半导体的带隙的能级的光子撞击时。郑和她的同事 根据二氧化碳对一氧化碳的光催化转化，提出了不同的人造光合作用方案。
他们开发的光催化剂材料实际上是海绵状的镍有机晶体结构。它类似于金属氧化物框架（MOFs），其中金属离子与刚性有机分子配位以形成可以是一维，二维或三维的多孔材料。这种新材料与MOF中有机和无机组分之间的刚性接头不同，因为它包含在架构中产生缺陷的各种长度的软接头。这些缺陷在催化反应发生的材料中提供更多的位置。
海绵状镍 - 有机催化剂和光敏剂分散在水 - 乙腈溶剂中，光敏剂吸收可见光并产生有效转移到催化剂的电子。固定在催化剂上的二氧化碳分子与水反应产生一氧化碳气体，乙酸和乙醇。
为了创建光触媒材料，伯克利实验室研究人员开发了一种结合激光和化学过程的方法。他们首先将镍前体溶解到三乙二醇的溶液中，然后将溶液暴露于未聚焦的激光。这种暴露于激光的光引发溶液中的连锁反应，导致形成用作光催化剂的金属 - 有机复合材料。
研究人员还将铑或银纳米晶体添加到镍 - 有机光催化剂中，分别产生甲酸和乙酸。这些反应产物的分子的特征在于双碳连接，提供了利用富集的光催化剂制备更高能量液体燃料的方法。
虽然开发，可以帮助产生非常具体的化合物的材料，像燃料，将是一个有吸引力的发展本身，研究者似乎一心想证明了其在解决通过合作应对气候变化的值2减少。
为了证明其在这方面的实用性，新加坡南洋理工大学（NTU）的研究人员测量了新材料可以将二氧化碳气体转化为一氧化碳。他们确定在室温下， 1克镍 - 有机催化剂可在一小时内产生400毫升一氧化碳。
虽然这些都是非常可观的数字，大多数科学家认为CO 2减的杀手级应用将成为生产替代燃料，如乙醇，这将大大减少对化石燃料的需求。郑似乎呼应这种情绪的CO 2还原为代用燃料生产的装置是降低大气中比补救二氧化碳的一个更为有效的方法。
“CO 2转换技术是一种很有前途的策略，这可能有助于减轻温室效应，但它仍然是一个未成熟的技术，以及对气候变化将完全取决于该技术的未来产业规模的影响，”郑在一封说- 采访IEEE Spectrum。
当我和弗朗西斯·A·霍尔，在JCAP北科学和研究一体化副主任，去年五月说话，她解决环境整治，通过CO问题2还原过程：
“这不仅仅是化学工作是否足够好。它是关于整个系统和基础设施你必须到位。在生命周期评估，他们在是否要创建更多的CO的这个问题专门找2在构建这种技术比起来，你将永远被操作的技术复原“。
所以，像生活中的许多事情一样，怎么会像什么一样重要。
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