生物圈二氧化碳平均浓度从18世纪中叶的280 ppm上升到2021年的416 ppm。为应对二氧化碳排放带来的全球挑战，开发碳捕获、利用和封存（CCUS）创新技术已成为实现净零碳排放目标的关键技术平台

近日，悉尼大学Rusen Zhou，西安交通大学Renwu Zhou通过在微通道气泡内诱导CO₂脉冲放电并调节由此形成的等离子体微泡，观察到直接从CO₂和水中产生过氧化氢(H₂O₂)和草酸盐的高性能、无催化剂共形成。

文章要点

1）研究人员以同位素标记的C¹⁸O₂为原料，异位表面增强拉曼光谱观察到的H₂¹⁸O¹⁶O和H₂¹⁶O₂峰表明，CO₂解离产生的单原子氧(O)和H₂O衍生的OH自由基都有助于H₂O₂的形成。

2）全球等离子体化学模型表明，高密度、高能量的电子供应能够实现高密度CO₂^-(aq)和HCO₂^-(aq)的形成以及它们随后的耦合以产生草酸盐。C_xO_y离子物种和CO的有效传输促进了CO₂的增强溶剂化，这被证明是火花放电与气泡界面处的水相互作用的关键优势。

3）这种等离子体微泡方法能够提供一种新颖的电力到化学途径，将二氧化碳转化为有价值的H₂O₂和草酸平台化学品，从而利用可再生能源。

参考文献

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