中科院重大成果：太陽能分解水制氫氣和氧氣實現(xiàn)
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中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 近日，人工光合研究項目取得重要進展：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)，實現(xiàn)了利用太陽光分解水制氫氣和氧氣的反應(yīng)，該反應(yīng)是實現(xiàn)太陽能轉(zhuǎn)化利用生產(chǎn)潔凈燃料氫氣的理想途徑。該項目由中科院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國家重點實驗室、潔凈能源國家實驗室李燦院士和中科院“百人計劃”學(xué)者陳鈞研究員負責(zé)。相關(guān)研究成果發(fā)表在近期的《自然-通訊》期刊上。這是國際上首例研制出“自然-人工”雜化光合系統(tǒng)實現(xiàn)太陽能分解水制氫氣和氧氣的研究報道。
自然人工雜合體系上太陽能分解水制氫
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”的太陽能，成為眾所矚目的新能源翹楚。在科學(xué)家的眼中，樹葉進行的光合作用是利用太陽能的“高手”。人類賴以生存和發(fā)展所需的氧氣、食物和能源都來自于自然界的光合作用。人們期望從光合作用的機制中得到啟發(fā)，構(gòu)建出高效的人工光合系統(tǒng)，生產(chǎn)潔凈的太陽能燃料（例如氫氣），能源問題就能得到根本性解決。
綠色植物的光合作用實質(zhì)上就是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來。綠葉中的光合作用酶吸收太陽光，將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為碳水化合物，同時放出氧氣。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)換的重要機構(gòu)，PSII利用太陽能將水分解放出氧氣，產(chǎn)生的電子經(jīng)過PSI后去還原CO2生成碳水化合物。然而，太陽能光催化分解水制氫是科學(xué)界最具挑戰(zhàn)的課題之一，受到世界各國科學(xué)家越來越廣泛的重視。長期以來科學(xué)家們不斷的認識和學(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，整個體系清潔可再生，是人類解決能源問題最理想的途徑。
