研究人员正尝试利用太阳能将温室气体二氧化碳转化为燃料

瑞典林雪平大学(Linköping University)的研究人员正尝试利用太阳能，将温室气体二氧化碳转化为燃料。最近的研究结果也表明，利用其技术是有可能用二氧化碳和水选择性地生产出甲烷、一氧化碳或甲酸。

植物会将二氧化碳和水转化为氧气和高能量的糖，作为生长的“燃料”，而且是从阳光中获取能量。林雪平大学的Jianwu Sun及其同事正试图模拟此种称作“光合作用”的反应，即利用此种反应从空气中捕获二氧化碳，并将其转化为甲烷、乙醇和甲醇等化学燃料。目前，此种方法还处于研究阶段，科学家们的长远目标是将太阳能高效地转化为燃料。

林雪平大学物理系、化学系和生物系高级讲师Jianwu Sun：“通过在太阳能的帮助下，将二氧化碳转化为燃料，此种技术可能会促进可再生能源的发展，减少燃烧化石燃料对气候产生的影响。”

石墨烯是现存最薄的材料之一，由单层碳原子组成，富有弹性、灵活、对阳光透明，是良好的导电体。结合了上述特性则确保了石墨烯在电子设备和生物医学等领域的应用潜力。但是石墨烯本身并不适用于林雪平大学研究人员所寻求的太阳能转化应用，所以他们将石墨烯与半导体、立方碳化硅(3C-SiC)结合在一起。此外，林雪平大学的科学家已经研发出一种全球领先的方法，在由碳和硅组成的立方碳化硅上生长石墨烯。当该碳化硅被加热时，硅会被汽化，而碳原子会保留下来，并以石墨烯层的形式重新被构建。研究人员此前已经证明，可以以可控的方式将四层石墨烯层叠加在一起。

研究人员将石墨烯和立方碳化硅结合，研发了一种石墨烯基光电极，可以保持立方碳化硅捕获阳光能量并制造出电荷载体的能力。石墨烯在保护碳化硅的同时，还起到了作为导电透明层的作用。

此种基于石墨烯的技术的性能受到几个因素的控制，其中一个重要因素就是石墨烯和半导体之间的接口质量。科学家们已经仔细研究了该接口的特性，表示，可以调整碳化硅上的石墨烯层，控制石墨烯基光电极的性能。以此种方式转化二氧化碳会更高效，同时能够改善其成分的稳定性。

研究人员研发的光电极可以与铜、锌或铋等各种金属制成的阴极结合，通过选择合适的金属阴极，二氧化碳和水可以选择性地形成不同的化合物，如甲烷、一氧化碳和甲酸。Jianwu Sun表示：“最重要的是，我们已经证明，可以利用太阳能控制二氧化碳转化为甲烷、一氧化碳或甲酸。”此外，甲烷可用作燃料，用于适用气体燃料的车辆。而一氧化碳和甲酸可以被进一步加工成为燃料，用于工业。