几十年来，化学家们一直尝试利用二样化碳，但二氧化碳是一种非常稳定且不易起化学反应的分子。研究人员需要消耗能量将其分解为一氧化碳和氧气，与精炼石油制造燃料相比，该过程成本太高。一些催化剂能够降低这一过程的成本，卟啉是一种有发展潜力的催化剂，当向溶解了一些二氧化碳并安装有两个电极的电解液中添加卟啉后，二氧化碳被分解为一氧化碳和氧气，但这一过程只有在卟啉被溶解于一种有环境问题的有机溶剂中才会发生。并且卟啉往往会随着时间的推移而凝结成块，从而破坏它们的电子运送能力。

　　为了解决这一问题，由加利福尼亚大学伯克利分校化学家Omar Yaghi和Chris Chang率领的研究人员找到了一种解决方法，能够将卟啉与名为共价有机框架（COF）的一种多孔固体材料结合在一起。Yaghi与他的团队开发出了各种各样的COF，作为过滤器分离不同的气体。但为了向着制造可再生能源迈出第一步，研究人员想要看看他们的钴COF能否分离二氧化碳。卟啉似乎是一个自然的选择，因为它不仅擅长向二氧化碳运送电子，而且也可以导电。从理论上讲，卟啉COF的多孔性使得二氧化碳能够穿透并与卟啉中心的钴原子进行催化反应。

　　在合成了新的COF后，Yaghi、Chang和他们的同事将一层电极放在这种多孔材料的顶端。由于他们的催化剂已经接触到电极，因此就不再需要分子卟啉催化剂所需的有机溶剂，转而用一种简单的水基电解液代替。当研究人员接通电流后，他们发现卟啉COF不但能够将二氧化碳分解为一氧化碳和氧气，而且比分子版本做得更好。研究人员随后又向卟啉COF中加入了一些铜，从而增加了二氧化碳分子与钴原子实际接触以及被分解的可能性。

　　伯克利研究团队在《科学》杂志网络版上报告称，这种双金属的COF分离二氧化碳分子的能力是自由移动的钴卟啉分子的60倍。COF同时被证明是高效的——能够利用90%的电子将二氧化碳分子分解为一氧化碳。而且这种催化剂极具活性，每小时能够分解约24万个二氧化碳分子，是只有钴的COF的25倍。所有这些使得这种新材料成为迄今为止最棒的二氧化碳分离催化剂。

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来源：科学网