美国杜克大学的研究人员发现了一种利用铑纳米立方体作为廉价太阳能驱动催化剂的方法,能够将二氧化碳快速且高效地转化为甲烷。这一成果未来可应用于太空旅行、环境化学等领域。相关研究成果于2017年2月23日发表在《自然-通讯》上。
铑在许多方面与铂和铱相似,它们都是汽车三元催化转化器中的常见组分。在固态下,铑和铂的催化活性可协同净化汽车尾气中的氮氧化物(NOx)等有毒烟雾状分子。
然而,铑纳米立方体的特性截然不同。其特别之处在于使反应具有可调节性。极少有化学反应能获得100%纯度的产物;提高反应温度虽可改善产物,但结果不可预测。铑纳米立方体赋予CO₂→CH₄反应高选择性,这意味着反应结果可预测且产物纯度更高。
等离子体金属纳米颗粒像微型天线一样有效吸收可见光或紫外光,并产生强电场。可见光和紫外光能轻松激活纳米立方体的催化能力,这一过程仅在阳光下即可完成,能源成本极低。此外,纳米立方体催化还简化了反应试剂。