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甲酸脱氢酶将二氧化碳转化为甲酸

甲酸脱氢酶将二氧化碳转化为甲酸 大阪市立大学人工光合作用研究中心的天尾教授和理学院物理化学专业博士生佐藤良平(Ryohei Sato)发现,甲酸脱氢酶催化剂可以直接将二氧化碳转化为甲酸。 开发一种有效的催化剂是创造人工光合作用系统的重要一步,该系统利用阳光将二氧化碳转化为有机分子。甲酸脱氢酶(FDH)是一种催化剂,可以加速二氧化碳(CO2)转化为甲酸(氢能储存介质等)的反应。研究组将FDH溶解于液体溶液中,然后将二氧化碳吹入溶液中进行反应事件。 在液体中,二氧化碳以两种不同的形式存在——一种是生物碳酸盐离子,另一种是碳酸盐离子。到目前为止,还不知道这三种形式中哪一种被还原并转化为甲酸。通过改变液体中每种二氧化碳的含量并精确控制它们,研究小组发现,在研究了它们与FDH的反应后,二氧化碳本身直接被还原成甲酸。 这项研究的结果发表在由英国皇家化学学会(RSC)出版的《化学新杂志》上。 甲酸脱氢酶将二氧化碳转化为甲酸 随着科学技术的发展,有必要为下一代做好准备,及时解决当今的严重问题,即温室气体导致的全球变暖,大量工业废弃物的处理,以及石油和煤炭等化石能源的消耗。必须建立一个低环境影响的能源回收系统,并发展一个有效利用二氧化碳等温室气体的能源转换系统。 二氧化碳有一个全球范围的减排目标。控制和减少二氧化碳的排放是有可能的,但是如何将其作为原料转化为有用的物质也是一个重要的问题。这些情况引起了人们对利用太阳能将二氧化碳转化为可用燃料的人工光合作用技术的关注。 这个研究小组的目标是显著改进催化剂“甲酸脱氢酶”,它促进二氧化碳转化为甲酸的反应,甲酸用于燃料、化工产品和能源存储介质。已知二氧化碳除自身外,还以生物碳酸盐离子(HCO3-)和碳酸盐离子(CO3-)的形式存在于液体中。然而,当溶液中的反应被甲酸脱氢酶催化时,还不清楚三种形式的二氧化碳中哪一种被还原成甲酸。 本研究通过改变溶液中这三种形式的CO2的量,并利用甲酸脱氢酶对其进行控制,发现只有当CO2比较大时才会还原为甲酸,如图所示。当溶液中的二氧化碳变成碳酸氢盐和碳酸盐时,它不会被还原成甲酸。 我们相信,这一发现将指导我们开发和设计催化剂,帮助实现人工光合作用系统,有效地将二氧化碳转化为有机分子。
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