模拟酶的纳米级材料可以转化CO；转化为化学构建模块

蒙大拿州立大学研究员詹姆斯·克劳福德最近与国家可再生能源实验室发表了一篇合作论文，标志着他们在追求他所谓的化学“圣杯”方面迈出了一步：将温室气体二氧化碳转化为可用于制造无数其他材料的化学构建块

该论文“沸石双功能材料上的高选择性活性二氧化碳捕获”发表在《ACS Catalysis》杂志上。该杂志的封面上有一幅二氧化碳转化过程的原子级插图

密歇根州立大学诺姆·阿斯比约森工程学院化学与生物工程助理教授克劳福德说：“我们成功地捕获了二氧化碳，然后使用功能化微孔材料将其转化为甲烷和一氧化碳。甲烷是一种与现有天然气基础设施兼容的能源。一氧化碳名声不佳，但事实证明它是生产合成燃料和化学品的重要反应物。”

碳元素存在于所有生物中。它是人体中第二丰富的元素，也是宇宙中第四丰富的元素。它存在于生物燃料、化学品、纺织品和建筑材料中。它也是二氧化碳中的一种名义元素，通常被称为二氧化碳，占地球大气层的不到1%。除了人类呼出的气体外，这种无色、无味、吸热的气体是燃烧石油、天然气、汽油和煤炭等化石燃料的副产品之一

现有的从大气中去除二氧化碳的方法大多是储存气体，而不是将其转化为新产品

克劳福德说：“我们正试图通过化学键锁定二氧化碳来引入另一种捕获二氧化碳的方法。如果你能将二氧化碳和水等大气气体转化为一氧化碳和氢气，你就可以将它们结合起来制造几乎任何碳氢化合物。”克劳福德也是密歇根州立大学能源研究所和生物膜工程中心的成员

他说：“数十亿年来，生物催化剂或酶一直在对大气气体进行再循环。”。“我的团队有兴趣了解酶，并在坚固的固态催化剂中复制它们的功能。这将使它们能够在恶劣的工业过程中使用。”

他的团队对能够选择性地从空气中吸收二氧化碳并实现改变分子化学特性的反应的材料感兴趣。克劳福德说：“这些催化剂必须有二氧化碳附着位点，以及允许化学重建发生的反应性结构。”

这需要具有可定制的纳米级结构的材料，尺寸以十亿分之一米为单位。他对两种材料特别感兴趣：沸石，一种类似陶瓷的材料；以及具有与有机连接体连接的金属节点的金属有机框架。这两种材料都有微孔和化学“可调性”，可以创建二氧化碳捕获和转化位点

Crawford说：“我们在实验室中使用一种结合溶剂、热和压力来驱动催化剂形成的过程来生产沸石和金属有机框架。”

Crawford在科罗拉多矿业学院获得博士学位之前，在密歇根州立大学获得了化学和生物工程学士学位，他说，他希望自己的研究有一天能设计出具有“仿生”特性的更高效的纳米催化剂，这意味着它们模仿了生物过程

克劳福德说：“生物学已经解决了很多这个问题。”。“我们正在制造仿生材料，总有一天，这些材料将能够引导二氧化碳转化过程，产生我们最需要的化学物质。”