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復合人工光合作用體系研究取得新進展

來源:不詳       更新時間:2014-04-28 11:40:18
 

  最近,在中科院院士李燦率領下,中科院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室503組、潔凈能源國家實驗室太陽能研究部團隊在“復合人工光合作用體系”方面的系列研究取得新進展并受到國際同行的關注,受邀在《化學研究述評》(Accounts of Chemical Research)上發表專題文章。

  人工模擬光合作用光催化制氫及CO2還原是解決能源及環境問題的途徑之一,受到國際社會的廣泛關注。如何構建既高效又穩定的人工光合作用體系是科學家亟待解決的難題。自然光合作用及傳統均相光催化體系多采用分子光敏劑,但它們一般吸光范圍窄,只能吸收特定波長的光且光熱穩定性差。為解決這一難題,李燦團隊提出復合催化劑理念,即以半導體納米粒子作吸光組分,以光合模擬酶等分子催化劑做助催化劑,光生電子由半導體向分子助催化劑高效轉移,在分子助催化劑上完成產氫及CO2還原等反應。半導體作為吸光組分具有吸收光譜連續、吸光范圍寬且相對穩定等優點,如能與模擬氫化酶等分子助催化劑組成復合體系,將大大提高人工光合作用體系光利用率及穩定性。

  該文章圍繞以半導體做吸光組分,以分子催化劑做助催化劑這一復合人工光合作用體系理念,總結了在這個研究方面所取得的進展。大量實驗結果表明,復合人工光合作用體系切實可行且效果顯著,復合體系在產氫、氫轉移及CO2還原等多種反應中均表現出較高活性及穩定性。以半導體為吸光組分,有助于提高人工光合作用體系的光利用率及穩定性,以模擬氫化酶等分子催化劑為助催化劑可有效促進電荷分離,且其確定的分子結構為研究反應機理提供了可能,對揭示自然光合作用反應過程具有重要意義。

  復合人工光合作用體系不僅是對自然光合作用的模擬,更重要的是在其基本原理的基礎之上有進一步改進,以半導體為吸光組分可以吸收紫外及近紅外等天然捕光分子難以吸收的部分,對拓展光合作用光譜吸收范圍具有重要意義,為開發廉價、穩定、高效的人工光合作用體系提供了新的策略。

  來源:科學網

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