将发电厂产生的二氧化碳转换成更有价值的化学物质，能够减少排放，并同时获得利益回报。现在，科学家已经制得了一种无金属的催化剂，能够以低成本、且无需极端条件的方式来做到这一点。

    新型催化剂通过两步反应（黄色箭头）将二氧化碳和氢气转化成甲酸。该过程中一种化学物质（UiO-66-P-BF2）同时起到捕获和转化二氧化碳的作用。

图片来源：Ye and Johnson,ACS Catalysis 5, 2921-2928 (2015). © 2015 American Chemical Society

    将燃煤发电厂产生的二氧化碳转换成更有价值的化学物质，能够减少排放，并同时获得利益回报。匹兹堡大学（University of Pittsburgh）研究人员通过计算发现了一种无金属的催化剂可以捕获二氧化碳并将其转化成甲酸。该催化剂转化二氧化碳时无需昂贵、极端的条件。

    找到方法来捕获那些由燃煤发电厂释放到大气中的二氧化碳，对于减少环境影响、为工业提供纯的二氧化碳是非常重要的。通过这种计算衍生出来的这种能够捕获并转化二氧化碳的催化剂是一种高效廉价的。

    燃煤发电厂发电时产生的二氧化碳（CO2）气体是主要的温室气体之一。需要发展高效廉价的催化剂来将废气中的温室气体从其他气体中分离出来，这一过程中，需要在CO2进入大气之前先将其捕获。金属有机骨架（MOFs）是一种物理吸附剂，其具有笼状结构，包含有普通金属或其他分子，是储存CO2的良好材料，这意味着如果有合适的催化剂，这种材料可以有效去除CO2。为了降低成本，使MOFs能够应用于工业，需要用更加便宜的催化剂来代替高成本的金属催化剂。

    一个可能的选择是采用同时具有Lewis酸和碱位的Lewis对，这被认为可化学结合CO2，同时还可使氢游离。匹兹堡大学研究人员利用密度泛函理论设计了一个能够轻易纳入MOF UiO-66内部的特殊Lewis对。接着利用密度泛函理论计算，结果表明所得到的材料UiO-66-PBF2能够游离氢，并将获得的正电氢和负电氢分别加到CO2分子中的碳和氧原子上，从而产生甲酸。这个过程有望在单一化学物质上同步实现CO2的捕获和转化。计算结果表明，在CO2和氢的功能化和化学吸附之后，多孔骨架仍然保持稳定。

    此外，研究小组发现，解离吸附的活性氢可为氢化CO2产生一个能量低得多的通道，这表明了这种材料可能是实验测试的一个可行选择。今后的工作将研究其他的Lewis对功能化基团，并研究每个孔添加多个结合位点将如何同时激活CO2和氢的活性。