中国开发人工光合作用技术转化二氧化碳为汽油

中国研究人员开发出一种太阳能驱动的新方法，利用二氧化碳和水制造汽油基本成分，模拟自然界的光合作用过程。

中国科学家团队近日公布了一项突破性技术，能够以阳光为能源，将二氧化碳和水转化为包括汽油基础成分在内的有价值化学品。这项技术从植物将阳光、水和二氧化碳转化为能量的自然过程——光合作用中汲取灵感，旨在创造更可持续的燃料生产方式。

来自中国科学院和香港科技大学的研究人员研制出一种能够储存少量电能的特殊材料，可提升将二氧化碳转化为有用化合物所需化学反应的效率。通过将该系统与能将二氧化碳转化为不同化学物质的催化剂相结合，研究人员实现了太阳能驱动的一氧化碳生产。这种中间产物可进一步转化为燃料，为航空和航运等难以电气化的行业提供了潜在替代方案。

研究团队在发表于《自然·通讯》期刊的论文中指出，该方法建立了仿生电荷存储策略，用于实现高效二氧化碳光还原。他们强调这项技术为生产太阳能燃料提供了通用路径，在可再生能源与高需求工业应用之间架起了关键桥梁。研究人员表示，光驱动二氧化碳转化（即光催化）作为一种既能减少温室气体排放，又能缓解自然资源压力的方法正受到越来越多关注。其特别具有吸引力的应用在于生产太阳能燃料——这种利用阳光合成的燃料与传统化石燃料高度相似，且能与现有燃料基础设施兼容。

该过程将二氧化碳转化为如一氧化碳等中间化学品，这些中间产物可进一步加工成液态碳氢化合物，为在不彻底改变现有能源系统的前提下创造可持续燃料替代品提供了可能路径。在太阳能燃料生产中用水替代牺牲剂是最佳解决方案，但这涉及连接包括水氧化和二氧化碳还原在内的多个复杂化学反应。而自然界通过使用能暂时存储光生电子的分子来促进能量转移，以惊人效率完成这些过程。

受此自然策略启发，研究团队在人工光合作用系统中实现了类似的电荷存储机制，旨在复制植物驱动太阳能化学转化的高效性。为模拟这种自然机制，团队设计出银修饰三氧化钨材料，该材料可在光照期间存储电子并按需释放。研究报道称，该材料性能与使用有机牺牲剂的系统相当，且在与多种不同催化剂结合时具有"普适性"。

在阳光下测试该材料时，团队发现自然光能触发反应，这为太阳能燃料应用铺平了道路。研究人员指出，这一方法消除了对不可持续的牺牲剂的需求，同时为构建高效、独立的光催化系统提供了一个通用的设计原则。

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