一般公众知道二氧化碳的化合物是大气中的温室气体,并且由于其全球变暖效应。然而,二氧化碳也可以是化学反应的有用原料。卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的一个工作组现已在ChemSusChem期刊上报道了这一不寻常的应用。他们使用二氧化碳作为原料来生产石墨烯,石墨烯是目前深入研究的一种技术材料。

煤和石油等化石燃料的燃烧产生电,热和流动的能量,但它也导致大气中二氧化碳的量增加,从而导致全球变暖。削减这种因果链是促使科学家寻找替代能源以及二氧化碳替代用途的动力。一种可能性是将二氧化碳视为合成有价值材料的廉价原材料,将其重新投入可重复使用周期 - 甚至可能以有利可图的方式进行。

一个例子可以在自然界中找到。在植物叶片的光合作用期间,光,水和二氧化碳的组合产生生物质,从而关闭天然材料循环。在这个过程中,金属基酶RuBisCo的作用是吸收空气中的二氧化碳,使其可用于工厂中的进一步化学反应。受这种基于金属酶的天然转化的启发,KIT的研究人员现在提出了一种方法,在温度高达1000摄氏度的温度下,温室气体二氧化碳与氢气一起直接转化为石墨烯,在催化剂的帮助下活性金属表面。

石墨烯是化学元素碳的二维形式,具有有趣的电学特性,因此是未来新的电子元件的选择。它在2004年的发现和可行性导致了全球性的深入研究,并获得了2010年诺贝尔物理学奖的发现者Andre Geim和Konstanin Novoselov。两人使用胶带手工从一块石墨中取出石墨烯。

KIT的几个工作组合作在ChemSusChem中提出了一种方法通过金属催化剂将石墨烯与二氧化碳和氢气分离的杂志。“如果金属表面显示正确的铜和钯比例,二氧化碳转化为石墨烯将直接在一个简单的一步过程中进行,”研究负责人Mario Ruben教授解释说,他来自Molekulare Materialien工作纳米技术研究所(INT)和KIT无机化学研究所(AOC)。在进一步的实验中,研究人员甚至能够生产几层厚的石墨烯,这对于电池,电子元件或过滤材料的可能应用非常有用。该工作组的下一个研究目标是从如此获得的石墨烯形成功能性电子元件。