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生物圈二氧化碳平均濃度從18世紀中葉的280 ppm上升到2021年的416 ppm。為應對二氧化碳排放帶來的全球挑戰，開發碳捕獲、利用和封存（CCUS）創新技術已成為實現凈零碳排放目標的關鍵技術平臺

近日，悉尼大學Rusen Zhou，西安交通大學Renwu Zhou通過在微通道氣泡內誘導CO₂脈沖放電并調節由此形成的等離子體微泡，觀察到直接從CO₂和水中產生過氧化氫(H₂O₂)和草酸鹽的高性能、無催化劑共形成。

文章要點

1）研究人員以同位素標記的C¹⁸O₂為原料，異位表面增強拉曼光譜觀察到的H₂¹⁸O¹⁶O和H₂¹⁶O₂峰表明，CO₂解離產生的單原子氧(O)和H₂O衍生的OH自由基都有助于H₂O₂的形成。

2）全球等離子體化學模型表明，高密度、高能量的電子供應能夠實現高密度CO₂^-(aq)和HCO₂^-(aq)的形成以及它們隨后的耦合以產生草酸鹽。C_xO_y離子物種和CO的有效傳輸促進了CO₂的增強溶劑化，這被證明是火花放電與氣泡界面處的水相互作用的關鍵優勢。

3）這種等離子體微泡方法能夠提供一種新穎的電力到化學途徑，將二氧化碳轉化為有價值的H₂O₂和草酸平臺化學品，從而利用可再生能源。

參考文獻

Tianqi Zhang, et al, Catalyst-Free Carbon Dioxide Conversion in Water Facilitated by Pulse Discharges, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c11102

https://doi.org/10.1021/jacs.3c11102