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2024年11月24日
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中國科學院大連化學物理研究所20日發(fā)布消息稱，該所的人工光合研究項目實現(xiàn)了利用太陽光分解水制氫氣和氧氣的反應(yīng)，使“利用人工光合系統(tǒng)生產(chǎn)潔凈太陽能燃料”的構(gòu)想成為可能。
人工光合研究項目的構(gòu)想源于綠色植物的光合作用。人類賴以生存和發(fā)展的氧氣、食物、能源來自光合作用，而在化石能源逐漸枯竭、全球生態(tài)環(huán)境惡化的壓力下，科學家寄望于構(gòu)建出高效的人工光合系統(tǒng)生產(chǎn)潔凈的太陽能燃料——氫氣。
“建立自然光合和人工光合的復合體系，利用太陽能直接全分解水放出氧氣和氫氣。其中高能量的氫氣燃燒后生成水，整個體系清潔可生”。中國科學院李燦院士解釋說。
由此，他與“百人計劃”學者陳鈞研究員合作，提出自然光合和人工光合的復合雜化體系的理念，并已先后實現(xiàn)高效產(chǎn)氫、氫轉(zhuǎn)移及二氧化碳加氫等還原反應(yīng)。
“葉綠體中類囊體膜上的光系統(tǒng)酶(PSI、PSII)是光合作用中吸收光能和光電轉(zhuǎn)換的重要機構(gòu)。”李燦介紹，他的團隊最新研究成功地構(gòu)建植物PSII酶和半導體光催化劑的自組裝成光和體系，將裝有催化劑的燒瓶置于戶外陽光下，可以分解水釋放氫氣。
研究還發(fā)現(xiàn)，PSII的膜片段可以通過自組裝的方式結(jié)合在無機催化劑表面，PSII氧化水產(chǎn)生的電子通過界面處傳遞離子對將電子轉(zhuǎn)移到半導體催化劑表面參與質(zhì)子還原產(chǎn)氫反應(yīng)。
據(jù)悉，上述研究已發(fā)表于近期的《自然通訊》(《Nature Communication》)，這是國際上首例研制出“自然—人工”雜化光和系統(tǒng)實現(xiàn)太陽能分解水制氫氣和氧氣的研究報道。
業(yè)內(nèi)人士指出，這一研究成果為進一步發(fā)展‘自然—人工’雜化的太陽能高效光合體系提供了思路。
