9月15日消息，美国耶鲁大学化学与环境工程系助理教授Lea Winter团队在《自然·催化》（Nature Catalysis）发表论文，开发出一种将等离子体活化与电催化耦合的新方法，可将二氧化碳（CO₂）高效转化为甲醇、丁烷等多种高值化学品，为CO₂资源化利用和间歇性可再生能源储存提供了新路线。

CO₂分子碳氧键键能高、难以断键，单独使用电催化通常只能得到数量有限的简单碳产品。研究团队在电催化之前引入等离子体：等离子体中的自由电子预先“震松”CO₂的化学键，再由电催化剂将被预激发的物种重组为新产物。Winter表示，等离子体解锁了新的反应路径，可以生成甲醇和丁烷等单独电催化无法得到的产品。

此前等离子体-电化学过程通常依赖水界面，但水会淬灭最活泼的等离子体活性物种，使其到达催化剂前就已失活。为此团队设计了“三相界面”：核心是一片气体扩散电极（采用与不粘锅涂层同类的材料制成的膜），膜上部分覆盖充当催化剂的薄铜层，将液体与等离子体隔开；膜的孔径允许等离子体粒子穿透至催化层，与少量水提供的氢质子相遇并驱动反应。

利用该方法，团队实现了已报道最高水平之一的高值醇类及三碳、四碳产品生成速率，这些产品可用于液体燃料、制药和溶剂等领域，还可生产可持续航空燃料的前体化学品。

该系统的实用化前景在于：全过程在大气压和室温下运行，可根据电力供应随时启停（turnkey），可直接与间歇性可再生能源耦合，也可对现有工厂进行改造而无需新建整套装置。下一步团队将尝试替代催化材料，针对高值产品定向调控反应路径。 （来源：Yale University）