中科院重大成果：太陽(yáng)能分解水制氫氣和氧氣實(shí)現(xiàn)
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中國(guó)網(wǎng)/中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng)訊 近日，人工光合研究項(xiàng)目取得重要進(jìn)展：將大自然植物葉片上含量豐富的“光系統(tǒng)酶II”和人工半導(dǎo)體納米光催化劑耦合構(gòu)建出雜化光合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了利用太陽(yáng)光分解水制氫氣和氧氣的反應(yīng)，該反應(yīng)是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化利用生產(chǎn)潔凈燃料氫氣的理想途徑。該項(xiàng)目由中科院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、潔凈能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室李燦院士和中科院“百人計(jì)劃”學(xué)者陳鈞研究員負(fù)責(zé)。相關(guān)研究成果發(fā)表在近期的《自然-通訊》期刊上。這是國(guó)際上首例研制出“自然-人工”雜化光合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能分解水制氫氣和氧氣的研究報(bào)道。
自然人工雜合體系上太陽(yáng)能分解水制氫
在化石能源逐漸枯竭和全球生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力下，人們把目光聚集到潔凈、可再生的新能源的開發(fā)和利用上，尤其是“取之不盡，用之不竭”的太陽(yáng)能，成為眾所矚目的新能源翹楚。在科學(xué)家的眼中，樹葉進(jìn)行的光合作用是利用太陽(yáng)能的“高手”。人類賴以生存和發(fā)展所需的氧氣、食物和能源都來(lái)自于自然界的光合作用。人們期望從光合作用的機(jī)制中得到啟發(fā)，構(gòu)建出高效的人工光合系統(tǒng)，生產(chǎn)潔凈的太陽(yáng)能燃料（例如氫氣），能源問(wèn)題就能得到根本性解決。
綠色植物的光合作用實(shí)質(zhì)上就是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。綠葉中的光合作用酶吸收太陽(yáng)光，將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為碳水化合物，同時(shí)放出氧氣。葉綠體中類囊體膜上的光系統(tǒng) (PSI，PSII)酶在光電轉(zhuǎn)換中扮演著重要角色,是光合作用中吸收光能和光電轉(zhuǎn)換的重要機(jī)構(gòu)，PSII利用太陽(yáng)能將水分解放出氧氣，產(chǎn)生的電子經(jīng)過(guò)PSI后去還原CO2生成碳水化合物。然而，太陽(yáng)能光催化分解水制氫是科學(xué)界最具挑戰(zhàn)的課題之一，受到世界各國(guó)科學(xué)家越來(lái)越廣泛的重視。長(zhǎng)期以來(lái)科學(xué)家們不斷的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)自然光合作用并獲得了很大的啟示:希望構(gòu)建利用太陽(yáng)能直接全分解水放出O2和H2的人工光合作用系統(tǒng)，高能量的H2燃燒后生成水，整個(gè)體系清潔可再生，是人類解決能源問(wèn)題最理想的途徑。
