本报讯  近日，我校熊宇杰教授/龙冉教授等作为协作团队，与南京大学邹志刚院士/姚颖方教授团队紧密协作，发现“嫦娥五号”取回的月壤可以进行原位资源化利用，作为电催化剂驱动地外燃料和氧气的生产。他们与我校江俊教授、罗毅教授和杨金龙院士合作，进一步展示利用机器人实现从催化剂制备到地外燃料和氧气生产的全过程无人化操作。

这种高效的地外燃料和氧气生产系统有望推动人类文明向地外定居点发展。这项研究由中国科大、南京大学、中国空间技术研究院合作完成，相关成果9月23日发表于《国家科学评论》。

此次的“嫦娥五号”取回的月壤（样品由国家航天局提供，编号：CE5C0400），是自1976年前苏联Luna 24任务以来第一个从月球带回的月壤样品。鉴于该工作的主要目的是实现月壤的原位资源化利用，研究人员以月壤作为催化剂，直接在月壤上负载铜，用于电催化二氧化碳转化测试。

研究发现低电压输入下，铜负载月壤在二氧化碳供气条件下的电流密度明显高于Ar供气条件下，表明了月壤作为该反应催化剂的巨大潜力。核磁共振与气相色谱检测证明该反应的主要产物的为氢气、甲烷和一氧化碳。

在确定了月壤原位资源化利用作为催化剂的潜力后，研究人员进一步分析月壤在电催化过程中的主要活性成分，以优化碳氢燃料的选择性。首先经过多种表征测试，确定了其主要成分为辉石、斜长石、橄榄石和钛铁矿。研究人员发现辉石是月壤作为电催化剂的主要活性成分，进一步研究发现辉石中的硅酸镁具有优异的电催化二氧化碳转化活性。随后，通过在硅酸镁上负载铜，实现了高效的甲烷和氧气生产。该性能可以与地球上现有的电催化剂性能相媲美，展现出了月壤资源化利用的巨大潜力。

此外，鉴于地外空间有限的劳动力资源，开发全自动的电催化二氧化碳转化系统尤为关键。受限于较为复杂的工艺流程，二氧化碳转化系统的无人操作被认为是实现该技术在地外应用的瓶颈之一。因此，该研究团队将电催化二氧化碳转化系统尽可能地简化，以满足机器人系统操作需求，实现了该系统中催化剂制备、电解槽组装与电催化反应的全自动无人操作。

我校熊宇杰教授、江俊教授、龙冉教授与南京大学邹志刚教授、姚颖方教授为共同通讯作者。我校博士研究生钟元、刘敬祥特任副研究员与朱青特任副研究员为共同第一作者。

（化学与材料科学学院  合肥微尺度物质科学国家研究中心  国家同步辐射实验室）