科学家和政治家正在为日趋严重的二氧化碳排放——全球变暖问题寻求解决办法，其中一种思路是借鉴植物的光合作用。
火力发电和交通部门产生大量的二氧化碳，但是树木和其他植物不能足够快地吸收二氧化碳并将其转化为糖，因此这些二氧化碳集聚在大气中，使地球变暖。
在美国能源部阿尔贡国家实验室和伊利诺伊大学研究人员的共同努力下，一种利用阳光将二氧化碳转化为能源的技术正日趋成熟。
研究团队成员之一，阿尔贡国家实验室的化学家拉瑞·柯蒂斯（Larry Curtiss）表示，二氧化碳捕获技术面临的一大难题是：二氧化碳的化学性质不太活泼。
为了把二氧化碳转化为燃料，科斯蒂团队需要一种催化剂。植物使用叶绿素这种生物催化剂来把二氧化碳变成糖。科学家采用了钨的硒化物，将其制成纳米尺寸的薄片，以最大化其能参加反应的表面积。
与植物制造糖不同，阿尔贡团队用二氧化碳制造一氧化碳。尽管一氧化碳也是温室气体，但是它的反应活性要高得多，因此较之二氧化碳则具有广泛得多的用途。
首先，一氧化碳可以直接作为燃料（比如煤气）；其次它还能作为还原剂用以冶金工业；此外由于其具有毒性，也能让它和其他物质反应，生成相对“安全”的燃料，比如甲醇。
由于把一氧化碳变成其他燃料是个放能反应，因此从热力学的角度来说，要比将二氧化碳变成燃料容易得多，因为后者是个吸能反应。
尽管二氧化碳到一氧化碳的反应在自然界几乎不存在，但该反应和光合作用需要的原料一样——都需要光能、水和二氧化碳。
由于反应的原理和光合作用类似，因此研究团队制造了一个“人造树叶”，可以完成全部的三阶段反应。第一步，光子被转化为电子——空穴对；第二部，空穴与水分子反应，生成正离子和氧分子；第三步，正离子、电子和二氧化碳一起反应合成一氧化碳和水。
“人类很早就知道如何燃烧碳氢化合物，但是人类也已经开始掌握通过阳光制造碳氢化合物的技术。”团队成员拉普尔（Zapol）说道。
此外，研究团队称该反应十分高效，而且硒化钨作为催化剂很耐用，可以使用超过100小时，是此类催化剂中寿命最长的。
该项目论文《Nanostructured transitionmetal dichalcogenide electrocatalysts for CO2 reduction in ionic liquid》发表在了《科学》杂志。伊利诺伊大学承担了大部分实验工作，阿尔贡国家实验室主要从事计算和仿真工作。
编辑：离开心
参考：M. Asadi et al，Science 2016， 353，467.