人工光合作用迎来关键突破！二氧化碳和水在自然光下高效“变身”清洁能源

【来源：群众新闻】

人工光合作用领域迎来一项关键突破！中国科学院地球环境研究所科研团队成功研发出一种可存储光生电子的材料，相当于为二氧化碳还原过程配备了“充电宝”，显著解决了长久以来光生电荷“来去匆匆”，难以高效利用的难题。该成果于北京时间2月1日在线发表于国际知名学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications），为利用自然光规模化转化二氧化碳，生产一氧化碳、甲烷等清洁能源提供了可行的技术路径。

模仿植物光合作用的电子存储工作机制。

植物通过光合作用，巧妙地将结构简单的二氧化碳和水转化为复杂的养分分子，为人类借助化学手段实现温室气体二氧化碳的资源化利用提供了自然范例。

“然而，人工模拟这一过程却长期受制于一个核心瓶颈，即光激发功能材料所产生的电子（用于还原二氧化碳）与空穴（用于氧化水）寿命极短，往往来不及完成催化反应便已消失，导致转化效率低下。”中国科学院地球环境研究所黄宇研究员介绍。

中国科学院地球环境研究所空气净化新技术团队受植物光合作用启发，提出了一种实现二氧化碳与水协同转化的通用策略。

“该方案模拟植物暂存光生电子的生理机制，创新性地设计出一种电子存储路径，通过定向设计、制备材料结构，使其能够在光照时储存电子，并在需要时精准释放，从而实现对二氧化碳与水反应速率和程度的精确调控。”黄宇研究员进一步解释，基于这一思路，研究团队成功研发出具有电子存储功能的银修饰三氧化钨材料，使得二氧化碳转化效率较传统方法提高了近百倍。更重要的是，这一“电子存储”策略具有普适性，可为多种催化材料配置“储能单元”，为人工光合作用技术提供了通用设计框架，并可在自然光条件下稳定进行。

电子存储方案通用性与实用潜力的验证结果。

“受生物启发的电子存储概念，用于解耦水氧化和二氧化碳还原之间的动力学瓶颈，不仅具有创新性，而且在多个催化体系中都有令人信服的实验证据支持。所观察到的性能普遍提升是一项重大发现，可能对人工光合作用领域产生广泛影响。”审稿专家如是说。该研究得到国家自然科学基金、黄土科学全国重点实验室项目等的支持。（群众新闻记者 张梅）

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