大阪大學開發出一項可將二氧化碳(CO₂)轉換為一氧化碳(CO)的壓電觸媒。此項技術不需熱能或光能驅動，而是利用超音波振動產生的機械能促進反應，可在常溫常壓下實現CO₂還原。相較於一般CO₂轉換為CO通常須超過500℃的高溫條件，新技術可望成為低環境負荷的碳資源循環方案，並提升未利用能源的應用價值。
大阪大學以代表性壓電材料鈦酸鋇(BaTiO₃)奈米立方體作為基材，並在其表面擔載含有單原子鎳活性位點的氮摻雜碳(NC)材料，製成新型壓電觸媒。其中，氮摻雜碳負責促進電荷傳輸，而單原子鎳則作為CO₂還原反應的主要活性中心。
當施加超音波振動時，壓電觸媒會因壓電效應產生電荷分離，進而驅動CO₂還原反應，高效率且高選擇性地生成CO。研究結果顯示，新觸媒的CO生成速率達到既有單純BaTiO₃壓電觸媒的約3.1倍，大幅提升反應性能。研究團隊認為，BaTiO₃因壓電效應產生的電子與電洞分離，可在氮摻雜碳材料協助下加速電子移動，且NC中的單原子鎳位點能有效活化CO₂並促進還原反應，因此大幅提升了CO生成效率與選擇性。
壓電觸媒技術是一種以振動等機械能作為驅動力的新型觸媒反應機制，可在常溫常壓下進行物質轉換。雖然目前在水分解等領域已有相關研究展開，但應用於CO₂轉換時，仍面臨反應效率與生成物選擇性不足等課題。此次研究透過材料與活性位點設計，大幅改善相關問題，可望為未來低碳化學製程與CO₂資源化技術開啟新方向。