研究人員一直試圖模仿光合作用，利用太陽的能量制造化學(xué)燃料�，F(xiàn)在，美國科學(xué)家開發(fā)出一種新型銅—鐵基催化劑，可借助光將二氧化碳轉(zhuǎn)化為天然氣主要成分甲烷，這一方法是迄今最接近人造光合作用的方法。研究人員稱，新催化劑如獲進一步改良，將降低人類對化石燃料的依賴。

   2020年1月出版的美國《國家科學(xué)院院刊》報道了這種新型催化劑，作為將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷的光驅(qū)動催化劑，其效率和產(chǎn)量是有史以來最高的。

   甲烷已超煤炭成為美國主要發(fā)電燃料。甲烷燃燒時會分解成二氧化碳和水，釋放出的熱量可發(fā)電。而利用陽光制造甲烷則相反：二氧化碳、水，加電生成甲烷。但這種轉(zhuǎn)換并非易事——必須將八個電子和四個質(zhì)子加到一個二氧化碳分子中，才能形成一個甲烷分子，而每添加一個電子和質(zhì)子都需要能量來推動反應(yīng)繼續(xù)進行。

   金屬催化劑可加速這些反應(yīng)。幾年前，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，銅顆粒與吸光材料攜手，有望將二氧化碳轉(zhuǎn)化為能量更豐富的化合物，但這種方法的效率和速度都很低。2016年，研究人員報告稱，含有銅和金的催化劑可將二氧化碳轉(zhuǎn)化為一氧化碳（工業(yè)上廣泛使用的化合物）。2019年3月，密歇根大學(xué)電氣工程師米澤田（音譯）及同事發(fā)現(xiàn)，在吸光氮化鎵（GaN）納米線陣列頂部生長的釕—鋯基催化劑能將二氧化碳變?yōu)榱硪环N工業(yè)化合物。但上述諸多反應(yīng)都無法制造出能廣泛使用的燃料。

   現(xiàn)在，米澤田團隊制造出的新催化劑解決了這一問題。他們先在商用硅晶圓上生長出氮化鎵納米線，然后用電沉積方法，朝其上添加5至10納米寬的顆粒（由銅和鐵組成）。得到的化合物在光照下，在二氧化碳和水存在時，可快速將光中51％的能量轉(zhuǎn)換為甲烷。

   米澤田表示，新催化劑是所有將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷的光驅(qū)動催化劑中，轉(zhuǎn)化效率和產(chǎn)量最高的。計算機模型表明，催化劑中的兩種金屬攜手與二氧化碳分子結(jié)合，使其更易于反應(yīng)并吸收進入的電子。米澤田解釋道：“這降低了關(guān)鍵步驟的能量屏障。”

   研究人員稱，新催化劑的組成成分價格便宜，數(shù)量豐富，他們計劃進一步提高甲烷生產(chǎn)的效率�！�