植物光合作用是个绝活,能把太阳能变成化学能,还把二氧化碳给固定住

咱们国家的科学家们在人工光合作用这块儿可算是捅破了窗户纸,给二氧化碳变废为宝指了条明路。最近,我国在基础科学这块儿又有了好消息,地球环境研究所的空气净化新技术团队,在全球头一个提出并且验证了一种办法,能让二氧化碳和水在自然光下一块儿干活儿。这个研究成果特别重要,不光是原理上有突破,方法上也挺管用。大家都知道,植物光合作用是个绝活,能把太阳能变成化学能,还把二氧化碳给固定住。咱们科学家一直在琢磨怎么把这套系统搬过来,想用阳光、水和二氧化碳直接生出清洁能源来,好帮咱们解决气候变化和能源不够用的问题。不过以前的人工系统有个大难题,就是光催化材料被光照激发后产生的电荷很容易跑掉复合了,导致还原二氧化碳和氧化水用的有效电荷特别少,而且很难一起进行,反应效率也上不去。 咱们中国的研究团队这次想了个新招,没走寻常路。他们把目光投向了植物光合作用里的一个小细节——暂时存电荷的机制。他们想了个办法:先把光照产生的电子存起来,然后在后面反应的时候按需放出来。这个主意挺妙的,打破了以前电荷快速复合的老规矩,让二氧化碳还原和水氧化这两个过程能高效、持久地进行下去。为了验证这个思路,团队用银修饰的三氧化钨(Ag/WO3)做了电子存储的介质,再搭配上能高效还原二氧化碳的酞菁钴催化剂。 实验结果挺惊人的:在自然光照下,这套系统把二氧化碳变成一氧化碳的效率比只用纯酞菁钴的时候提高了快一百倍。这种量级的提升说明“电子存储”这个策略真管用。而且这不仅仅是针对一种材料的办法,它是一个通用平台。科研人员可以根据需要生产的东西(比如一氧化碳、甲烷、甲醇)和反应条件来灵活搭配材料和催化剂。 最关键的是这项技术对光源要求不高,在普通自然光下就能稳定运行。不像以前的很多系统非得用高强度的特定光源才行。这就为以后利用太阳光大规模转化二氧化碳打下了基础。这个突破不光是给人工光合作用这块儿带来了新认识和工具,更是给咱们实现“双碳”目标攒下了不少家底。 从基础原理创新到材料体系搭建,咱们科研团队展示了很强的原始创新能力。虽然离大规模应用还有不少坎儿要过,但这次发现无疑给利用太阳能驱动碳循环、走向可持续未来照进了一道新的光。