中国科研团队近期公布了一项利用阳光将二氧化碳和水转化为汽油等化学品的新方法。该方法灵感来源于植物的光合作用,由中国科学院与香港科技大学的研究人员共同开发。

研究团队制备了一种能够储存电能的特殊材料,提升了二氧化碳转化为有用化合物的效率。通过结合特定催化剂,该系统实现了太阳能驱动的二氧化碳转化,生成可进一步加工为燃料的中间产物,为航空、航运等难以电气化的领域提供了潜在解决方案。
这项研究于上周发表在《自然通讯》期刊。论文指出,该方法采用仿生电荷储存策略进行高效的二氧化碳光还原。研究人员表示:“这种方法为生产太阳能燃料提供了一条通用途径,有助于连接可再生能源与高需求工业应用。”
光驱动的二氧化碳转化技术能够减少温室气体排放,同时缓解自然资源压力。其中,太阳能燃料的生产尤其受到关注,这类合成燃料与现有化石燃料相似,且兼容当前基础设施。该技术将二氧化碳先转化为一氧化碳等中间化学品,再加工为液态碳氢化合物,为在不改变现有能源系统的前提下提供可持续燃料创造了可能。
在太阳能燃料生产过程中,以水替代牺牲剂是最佳方案,但涉及水氧化和二氧化碳还原等多个复杂反应。自然界中,植物通过分子暂时储存光生电子来高效完成这些过程。受此启发,研究人员在人工光合作用系统中实现了类似的电荷储存机制。
团队设计了一种银修饰的三氧化钨材料,可在光照时储存并释放电子。该材料性能与使用有机牺牲剂的系统相近,且能与多种催化剂结合使用。在自然光测试中,该材料成功触发反应,为太阳能燃料应用奠定了基础。这种方法避免使用不可持续的牺牲剂,为构建高效、独立的光催化系统提供了新思路。









