來自東北大學、北海道大學以及 AZUL Energy, Inc. 的研究人員近日開發出一項革命性技術，能快速高效地將二氧化碳（CO₂）轉化為碳一氧化物（CO）。這一研究成果已發表在國際知名期刊《先進科學》（Advanced Science）上，不僅在轉化效率方面創下記錄，更為未來合成燃料的生產提供了全新途徑。

傳統的 CO₂ 轉化技術存在多方面挑戰：昂貴的催化材料、高能耗、低轉化率以及製備過程繁瑣耗時。研究團隊以實現工業化應用為目標，選用了多種酞菁化合物（包括鈷酞菁 CoPc）作為催化劑，並將其以噴塗方式直接沈積到氣體擴散電極表面，形成具有結晶結構的催化層。相比於傳統需要24小時的製備流程，這種創新的噴塗結晶技術僅需15分鐘即可完成，大大提高了生產效率，降低了操作難度。

實驗數據顯示，在電流密度達到150 mA/cm²的情況下，這種系統可穩定運行144小時，其轉化效率與穩定性超越了所有已知的酞菁類催化劑。研究人員還利用世界上最大的實驗電催化數據庫 DigCat 進行性能驗證，確認這一技術不僅創下新的催化紀錄，還首次達到甚至超越了工業標準。
創新噴塗技術15分鐘完成製程

這組圖展示了噴塗製成的 CoPc 電極具備穩定的晶體結構、元素分佈均勻，且活性層厚約 5 微米，整體厚度約 215 微米，適合用作電化學應用。（圖／《先進科學》）
為進一步理解這項技術背後的科學機制，團隊在 NanoTerasu 同步輻射設施進行了結構分析，並結合理論計算發現，催化層中分子的緊密排列大幅提升了電子傳輸效率，進而顯著增強了催化活性。這一研究不僅揭示了噴塗結晶策略的潛力，也為未來金屬化合物催化劑的設計和優化提供了新的方向。

更重要的是，這項技術的突破不僅有助於提升二氧化碳的利用效率，還有效降低了製造成本，解決了合成燃料生產中能源消耗高昂的瓶頸。作為下一代二氧化碳捕集與利用（CCU）技術的核心組成部分，該成果為減少溫室氣體排放、實現碳中和提供了重要的技術支撐，也為未來綠色能源技術的發展開啟了新的篇章。

這一類的實驗全世界都在做，我化學系的同仁也在做這一方面的研究，但日本的研究團隊確實開發了一項高效能、快速將二氧化碳轉化為燃料的新技術，這是一個重大的突破！

這是首次有酞菁類催化劑的轉化技術達到甚至超越工業標準的性能。 這項技術的突破，不僅有助於提升二氧化碳的利用效率，還有效降低了製造成本，為未來合成燃料（例如液體燃料、甲醇等）的生產提供了新的途徑，這對於應對氣候變遷和推動碳中和具有重要意義。