催化剂的快速发展，为合成燃料带来了另一种途径。研究人员们已经通过使用催化剂将二氧化碳(CO2)转化为一氧化碳(CO)，并建立将CO和氢转化为各种液体燃料和其它产物的方法。

将气体CO2转化为汽油

麻省理工学院化学家开发的一种新型催化剂材料提供了关于从二氧化碳(温室气体排放的主要成分)生产液体燃料的设计要求的关键见解。研究者们发现一种转换方法，可以使用世界现有的基础设施用于燃料储存和分配，同时不增加大气中的温室气体净排放。

这项研究在本周出现在国际化学杂志Angewandte Chemie。其作者是MIT的研究生Youngmin Yoon以及前麻省理工学院博士后，现为约翰霍普金斯大学材料科学教授的Anthony Shoji Hall，和Surendranath，他是MIT的Paul M. Cook职业发展助理教授。

将气体CO2转化为汽油

“二氧化碳转化的问题是如何选择性地转化它，”Surendranath说，“虽然这种基本分子可以形成几乎任何碳基化学，但棘手的部分是创建一个转化系统，其中CO2始终能转化为单一的终产物，然后可以进一步加工成所需的材料。新系统提供了那种选择性的，也就是具体的转化途径。如果使用太阳能或风力发电产生氢和CO，则整个过程可以说是碳平衡的。”

“你想要的是一个可调谐的催化剂，”他说，“这只是这个团队开发的一种高度多孔的银电极材料的形式。根据这种材料的确切配方，他说，可以设计这种催化剂的变体，其中“每一种都可以设计用于不同的应用。” 研究人员了解到，通过调整材料孔隙的尺寸，可以使系统在最终产品中产生所需比例的CO。

蜂窝状结构

多孔材料可以通过在导电电极基板上沉积微小的聚苯乙烯玻璃珠，然后在表面上电沉积银，再溶解掉玻璃珠珠，留下孔状材料，其尺寸由原始珠的尺寸决定。该方法产生了六角形细胞的蜂窝状结构。

将气体CO2转化为汽油

结果是，改变这种多孔催化剂的厚度产生双重效果：随着多孔反蛋白石变得更厚，催化剂更强烈地促进CO从CO2转化高达三倍，同时还抑制替代反应，生产的氢气，多达十倍。使用这种组合效应，CO的生产可以容易地变化。该研究的结果提供了可能适用于设计从CO2生产燃料的其它催化剂材料的基础。

这种进展只是将二氧化碳转化为可用燃料的一个步骤，最初的示范只是在小实验室规模。因此，许多工作仍待开展，以成为制造运输燃料的实用方法。但是，由于该初始转化步骤的选择性和效率对二氧化碳燃料生产的整体效率设置了上限，从技术角度来说，该工作为如何工程化碳中和技术以替代现有化石提供了关键的基础知识。

将气体CO2转化为汽油

最终，转换工厂可以直接与化石燃料发电厂的排放流相连，例如，将二氧化碳转化为燃料，而不是将其释放到大气中。 “我们非常乐观，”该过程可以成功开发，Surendranath说。如果是这样，这可能代表“人为碳循环的关闭”，通过使用可再生发电将温室气体排放转化为燃料。

在数百万年前，地球上的植物和蓝藻可以生产化石燃料：它们从空气中吸收二氧化碳，并将其转换成更复杂的化学分子。但在现阶段这种情况下，该过程需要在实验室或工厂中非常快速地复制，而无法通过几千年内的慢慢反应生产。 我们需要比自然光合作用更快更有效率。