一直以來，人們都被二氧化碳電化學轉化所需的超高電勢所困擾，而該研究的獨特之處在于：大大改進了人工光合作用的效率，能更高效更節(jié)能地將空氣中的二氧化碳轉變?yōu)槿剂稀?/div>
伊利諾大學化學和生物工程教授、該科研小組負責人保羅·柯尼斯表示，他們采用氧化鈦材料制作了一種可以提高人工光合作用效率的催化劑。人工光合作用即將二氧化碳氣體轉化成有用的碳基化學品，尤其是燃油或其他來源于石油的化合物，無需從生物質中提取得到。
在自然界中，綠色植物的光合作用，以有機體吸收太陽光，水和二氧化碳轉換為糖，來維持綠色植物自身的生長?，F(xiàn)在科學家們所做的人工光合作用就是模擬這個過程。事實上，在整個過程中，光的吸收和催化很重要，人工模擬這兩步也很具有挑戰(zhàn)。
在人工光合作用中，電化學電池利用從太陽能集熱器或風力渦輪機產(chǎn)生的能量，將二氧化碳轉化成為簡單的碳燃料，如甲酸或甲醇，進而將其制成乙醇或其他燃料。不過，人工光合作用要想成為主流技術仍面臨著困難：將二氧化碳轉化成為一氧化碳的過程要耗費大量能量。整個過程需要大量的電力來驅動上述反應，以至于儲存的能量少于消耗的能量。
以前的研究顯示，當二氧化碳和水反應生成一氧化碳或者甲酸時，首先是要生成一種帶負電的二氧化碳中間體，再由這種中間體轉換為燃料。生成這種中間體需要很高的能量，這也是為什么二氧化碳的轉化一直需要高電勢的原因。
對此，科研小組表示，他們的離子液體催化劑能夠降低過程中所需的能量，離子液體可使反應中間體穩(wěn)定，從而使得轉換過程需要更少的電力。為了降低所需的電能，科研小組創(chuàng)造了這個以離子溶劑為電解質和催化劑的電化學系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，水在正極上分解并釋放出氫離子，氫離子滲透并且與負極上的二氧化碳反應，產(chǎn)生一氧化碳。利用這個系統(tǒng)，二氧化碳只需要非常低的電能就可以轉化為合成氣體，為下一步有機化合物的合成提供很大便利。其中，合成氣體的生產(chǎn)效率可以達到80%以上。
柯尼斯表示：“人工光合作用最重要的一點是不會與人爭糧。與用生物質發(fā)電相比，這種方法的發(fā)電成本更低。此外，這項研究還能減少對化石燃料的依賴，同時降低二氧化碳排放量。”
接下來，為了能讓這個離子液體催化劑可以達到商業(yè)化應用，科研小組需要最大限度地加快反應速度，并使轉化率最大化。這一研究得到了美國能源部的大力支持。
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