記者從中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所獲悉，該所空氣凈化新技術(shù)團(tuán)隊受植物光合作用啟發(fā)，提出了一種實現(xiàn)二氧化碳與水協(xié)同轉(zhuǎn)化的通用策略。相關(guān)成果1月31日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》發(fā)表。

△圖1 模仿植物光合作用的電子存儲工作機(jī)制

植物通過光合作用，巧妙地將結(jié)構(gòu)簡單的二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為復(fù)雜的養(yǎng)分分子，為人類借助化學(xué)手段實現(xiàn)溫室氣體二氧化碳的資源化利用提供了自然范例。然而，人工模擬光合作用的過程仍面臨科學(xué)挑戰(zhàn)，其關(guān)鍵瓶頸在于：光激發(fā)功能材料所產(chǎn)生的電子（用于還原二氧化碳）與空穴（用于氧化水）壽命極短，難以實現(xiàn)二者反應(yīng)的同步與持續(xù)進(jìn)行。

△圖2 電子存儲方案通用性與實用潛力的驗證結(jié)果

我國科研團(tuán)隊這項新方案模擬植物暫存光生電子的生理機(jī)制，創(chuàng)新性地設(shè)計出一種電子存儲路徑，通過定向設(shè)計、制備材料結(jié)構(gòu)，使其能夠在光照時儲存電子，并在需要時精準(zhǔn)釋放，從而實現(xiàn)對二氧化碳與水反應(yīng)速率和程度的精確調(diào)控?；谶@一思路，研究團(tuán)隊成功構(gòu)建出具有電子存儲功能的銀修飾三氧化鎢（Ag/WO3）材料。通過將其與催化活性組分酞菁鈷復(fù)合進(jìn)行驗證，測得二氧化碳轉(zhuǎn)化效率較純酞菁鈷提升了近百倍。此外，這一策略具備良好的通用性與適用性，可根據(jù)實際需求構(gòu)建多種結(jié)構(gòu)適配的復(fù)合催化劑體系。該方案在自然光條件下運行穩(wěn)定，為利用太陽能規(guī)?；D(zhuǎn)化二氧化碳、生產(chǎn)一氧化碳、甲烷等清潔能源提供了可行的技術(shù)路徑。