水下蜘蛛启发了CO₂减少催化剂

受唯一能生活在水下的蜘蛛的启发，研究人员开发了一种疏水铜催化剂，可以促进CO的转化₂制成乙烯和乙醇等燃料。

化石燃料是我们最重要的能源和化学原料来源，但也是全球CO的主要来源₂排放。CO的电催化还原₂能否提供可持续的解决方案两难的境地。

“我们的灵感来自潜水钟蛛，它用一层致密的超疏水毛发在腹部附近捕捉一个大气泡，”解释说维克多Mougel来自瑞士苏黎世联邦理工学院，他领导了这项研究。“这些结构以前被用于制造自清洁设备或防雾产品。”我们决定在电催化方面尝试一下，它们表现得非常出色。”

为了模仿蜘蛛毛，莫格尔的团队创造了覆盖在层次结构树突中的铜电极。“我们很容易通过电沉积培养它们，”他解释道。“然后，我们将它们浸入与铜结合的蜡状烷基硫醇中，在铜上覆盖一层单层，尽管只有两纳米厚，但它会将电极转变为超疏水材料。”

如果史蒂芬斯来自英国帝国理工学院的电催化专家，他称这项工作是“一个非常优雅的概念证明”。“多亏了疏水铜结构，研究人员成功地将气泡困在催化剂表面，增加了CO₂集中在活跃部位附近。”“这也为之前的观察提供了一个令人信服的解释，即氧化铜或特氟龙等疏水元素的存在可以显著提高CO含量。₂减少。”

梅勒妮麦格雷戈来自南澳大利亚大学的纳米结构润湿专家说，“令人兴奋的是，终于有人利用捕获纳米气泡效应做了一些有用的事情”。

她补充说:“涂层策略特别简洁，使铜完全疏水性，而不遮盖其表面形貌，这将阻碍催化反应。”

这种新型催化剂减少了氢气的生成——这是CO水溶液中一个不必要的副反应₂减排——有利于多碳产品的生产。该团队获得了大量的乙烯和乙醇，两者都是有价值的燃料或化学工业的基石。“这是由于铜枝晶的疏水性，”斯蒂芬斯说。“如果没有被困住的气泡，你将受到低浓度CO的限制₂溶于水的。Mougel解释说，一氧化碳也可能是关键:“一氧化碳是形成多碳产物的重要中间体，由于其低溶解度，这些多碳产物通常会脱离水，但在这种情况下，它也会被困在电极附近的气泡中。”

斯蒂芬斯认为，这种方法需要改进，才能在实际设备中实现。Mougel指出，该团队“意识到了缺点，并致力于开发更好的解决方案”。两人都希望对疏水材料的进一步研究将为电催化令人兴奋的新发展铺平道路。