記者昨天從中國科學院大連化學物理研究所獲悉，該所率先構建了太陽能光催化全分解水雜化體系，實現了太陽光下的全分解水反應。相關研究結果發表在近期的《自然—通訊》期刊上。這是國際上第一例在自然和人工光合雜化體系上實現太陽能全分解水制氫的研究報道。
這個名為人工光合研究的項目，由催化基礎國家重點實驗室及潔凈能源國家實驗室李燦院士和中科院“百人計劃”學者陳鈞研究員負責。該研究將大自然植物葉片上含量豐富的光合作用酶PSII和人工半導體納米光催化劑耦合，在世界上首先研制出自然-人工雜化光合系統，實現太陽能分解水制氫氣和氧氣，為進一步構建和發展自然-人工雜化的太陽能高效光合體系提供了原始思路。
目前，全球生態環境不斷惡化，化石能源逐漸枯竭，各國科學家把目光聚集到潔凈、可再生的新能源開發和利用上，尤其是盯上了“取之不盡，用之不竭”的太陽能。科學家們認為樹葉進行光合作用，是利用太陽能的“高手”，如果能構建利用太陽能直接全分解水放出O2和H2的人工光合作用系統，高能量的H2燃燒后生成水，整個體系清潔可再生，這是人類解決能源問題最為理想的途徑，也是當今世界科學界面臨最具挑戰的課題。
實現水分解反應的關鍵是構建高效的光催化體系。大部分人工光催化劑體系的催化劑活性比自然光合體系的催化活性低，尤其是水氧化助催化劑（一般比自然光合體系PSII中CaMn4O5簇的活性低3~4個數量級），但自然光合體系的捕光范圍和穩定性不如基于無機半導體的人工光合體系優越。基于此，李燦團隊提出了復合人工光合體系的理念，試圖雜化集成兩種體系的優勢，建立自然光合和人工光合的復合雜化體系，以期實現太陽能到化學能的高效轉化，并揭示自然光合體系的奧秘。圍繞這一理念，他們先后構建了雜化體系實現了高效產氫、氫轉移及CO2加氫等還原反應。
來源：化工熱線