在当前全球关注环境问题的时代，寻找有效降低温室气体排放的技术变得尤为重要。最新的研究表明，美国能源部布鲁克海文国家实验室和哥伦比亚大学研究人员成功联合开发了一种创新的策略，通过耦合电化学和热化学反应，将强效温室气体二氧化碳(CO2)转化为碳纳米纤维，为实现负碳排放提供了崭新的途径。
这项研究的独特之处在于采用了耦合电化学和热化学的创新策略，使得在相对较低的温度和环境压力下，成功将CO2转化为碳纳米纤维。这种材料不仅具有广泛的独特性能，还有许多潜在的长期用途。
将碳纳米纤维应用于水泥中，不仅可以将碳在混凝土中锁定至少50年，还同时产生氢气。这一过程为建筑材料的可持续性和碳捕捉提供了可行的解决方案。这种固体碳材料包含尺寸为十亿分之一米的碳纳米管和纳米纤维，具备强度、导热性和导电性等吸引人的特性。
为了实现从CO2中提取碳并形成精细结构的目标，研究人员开发了串联两步法。通过将反应分解为多个阶段，并使用两种不同类型的催化剂，分子更容易聚集在一起并作出反应。首先，采用碳负载的钯电催化剂将CO2和水分解成一氧化碳和氢气。接着，转向由铁钴合金制成的热活化催化剂，其工作温度相对较低，使得CO2转化为碳纳米纤维所需的温度更为温和。通过电催化和热催化的耦合，实现了无法通过单一过程实现的目标。
研究人员指出，该催化剂的回收便利性、商业可用性以及第二反应相对温和的反应条件，有助于降低与该过程相关的能源成本。如果这些过程由可再生能源驱动，将实现真正的负碳排放，为缓解CO2排放效应开辟了新的途径。
