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2025年03月14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了利用太陽光分解水制氫氣和氧氣的反應，使“利用人工光合系統(tǒng)生產潔凈太陽能燃料”的構想成為可能。
人工光合研究項目的構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，科學家寄望于構建出高效的人工光合系統(tǒng)生產潔凈的太陽能燃料——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，并已先后實現高效產氫、氫轉移及二氧化碳加氫等還原反應。
“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換的重要機構。”李燦介紹，他的團隊最新研究成功地構建植物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，PSII的膜片段可以通過自組裝的方式結合在無機催化劑表面，PSII氧化水產生的電子通過界面處傳遞離子對將電子轉移到半導體催化劑表面參與質子還原產氫反應。
據悉，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)實現太陽能分解水制氫氣和氧氣的研究報道。
業(yè)內人士指出，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。
