双中心催化剂转化CO₂；转化为可再生甲醇

甲醇对许多日常用品的制造及其绿色能源潜力至关重要，由于俄勒冈州立大学两名研究人员的合作，甲醇可能很快就会更快、更有效地生产出来

俄勒冈州立大学工程学院的Zhenxing Feng和Alvin Chang帮助描述了耶鲁大学合作者开发的一种新型电催化剂的特性，并帮助解释了从二氧化碳中提取甲醇的效率提高，二氧化碳是一种温室气体，是全球气候变化的主要原因

这项研究的结果今天发表在《自然纳米技术》上

研究人员的双位点催化剂是将碳纳米管上相邻位置的两个不同催化位点结合在一起的结果，这两个位点相距约2纳米，与之前的单位点催化剂相比有了显著的改进

新设计提高了甲醇生产率，并使Faradaic效率提高了50%，这意味着用于催化反应的电力浪费更少。之前的单站点版本的运行率不到30%

俄勒冈州立大学博士生Chang说：“甲醇是一种灵活的化学原料，用于数百种常见产品，包括塑料、化学品和溶剂。”。“它也是一种有前景的绿色燃料，可以通过一种称为电化学二氧化碳减排的过程，利用可再生电能从有害碳排放中生产出来，同时帮助应对环境挑战和能源需求。”

甲醇，也称为木醇，是一种相对清洁的燃烧化合物，可用于燃料电池，作为内燃机汽油的替代品，以及船舶和发电的燃料

研究人员指出，除了主要通过燃烧化石燃料释放到大气中的二氧化碳外，甲醇还可以从农业和城市废物等来源生产，这意味着它有可能帮助减少温室气体排放，并支持向更环保的能源过渡

催化剂是任何能够加速化学反应速度而不被反应消耗的物质，电催化剂是一种通过降低活化能来加速电化学反应的材料。

负载在碳纳米管上的酞菁钴分子是极少数可以催化二氧化碳电化学还原为甲醇的分子之一，俄勒冈州立大学副教授冯说。上一代催化剂的缺点是其对甲醇的选择性相对较低，该催化剂仅含有四氨基酞菁钴分子作为活性位点

Chang说，电化学二氧化碳还原反应分为两部分。二氧化碳首先转化为一氧化碳，然后转化为甲醇

他说：“单中心催化剂受到权衡的限制。”。“在催化一氧化碳转化为甲醇步骤的最佳潜力下，将二氧化碳转化为一氧化碳的效率并不高。”

研究小组将四甲氧基苯酞菁镍引入系统，发现它可以帮助催化二氧化碳转化为一氧化碳步骤，从而提高甲醇产量

冯说：“发现混合催化剂具有前所未有的高催化效率，比以前观察到的高出近1.5倍。”。“先进的振动和X射线光谱显示，这种改善是由于一氧化碳从同一碳纳米管上的镍位点转移到钴位点。”耶鲁大学的王海良领导了这项研究，其中还包括来自俄亥俄州立大学和中国深圳南方科技大学的研究人员 More information: Jing Li et al, Molecular-scale CO spillover on a dual-site electrocatalyst enhances methanol production from CO₂ reduction, Nature Nanotechnology (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-01866-8

Journal information: Nature Nanotechnology