[科普中國(guó)]-人工光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為燃料

美國(guó)佛羅里達(dá)州立大學(xué)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，人工觸發(fā)合成材料中的光合作用，可以將溫室氣體的主要成分CO2轉(zhuǎn)化為清潔空氣，同時(shí)產(chǎn)生能量，具有改善空氣質(zhì)量和創(chuàng)造清潔能源的巨大潛力。這一成果發(fā)表在最近一期的《材料化學(xué)學(xué)報(bào)》上。

物理學(xué)家組織網(wǎng)26日?qǐng)?bào)道，這項(xiàng)突破意義重大。費(fèi)爾南多·尤里布-羅莫教授說(shuō)：“從科學(xué)角度看，制造出能夠吸收特定顏色光的材料本身非常困難，而從社會(huì)角度看，我們正好需要發(fā)展能幫助減少溫室氣體的實(shí)用技術(shù)?！?/p>

尤里布-羅莫和他的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的觸發(fā)化學(xué)反應(yīng)的方法，被稱為金屬有機(jī)骨架（MOF），能模擬植物光合作用，分解CO2的同時(shí)，生成提供能源的太陽(yáng)能燃料。

多年來(lái)，科學(xué)家一直在追求將可見(jiàn)光進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化的方法。雖然紫外線具有足夠的能量，允許二氧化鈦等普通材料中產(chǎn)生類似反應(yīng)，但紫外線僅占可接收太陽(yáng)光的4%，而紫色到紅色波長(zhǎng)的可見(jiàn)光占了大部分，卻很少有材料可以“拾取”這些能量較低的光。研究人員已經(jīng)嘗試了各種材料，但可以吸收可見(jiàn)光的材料往往是稀有昂貴材料，如鉑、錸和銥等，使得工藝成本極高。

尤里布-羅莫團(tuán)隊(duì)使用一種常見(jiàn)的無(wú)毒金屬鈦，添加有機(jī)分子后作為光的接收天線，由藍(lán)色LED光反應(yīng)器組成的發(fā)光藍(lán)色圓筒，模仿太陽(yáng)的藍(lán)色波長(zhǎng)，CO2緩慢加入到圓筒中，慢慢發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，被還原成兩種形式的碳——太陽(yáng)能燃料甲酸和甲酰胺，同時(shí)，圓筒內(nèi)的空氣得到凈化。

現(xiàn)在，團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是繼續(xù)調(diào)整該方法，觀察其他可見(jiàn)光波長(zhǎng)是否也能被觸發(fā)與合成材料的化學(xué)反應(yīng)?！叭艨尚?，這個(gè)過(guò)程可能是減少溫室氣體的重要途徑，并催生新的技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施”，尤里布-羅莫舉例，如建立能夠捕獲大量CO2的電廠，或?qū)⑦@種材料制成可以清潔空氣并提供家用能源的屋頂。

總編輯圈點(diǎn)

太陽(yáng)能取之不盡、用之不竭，有潛力可持續(xù)地滿足未來(lái)能源的所有需求，但始終有一個(gè)難題，就是太陽(yáng)能很難儲(chǔ)存。地球上的植物很厲害，它能通過(guò)光合作用，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，并釋放出氧氣，同時(shí)完成了光能向有機(jī)物中化學(xué)能的能量轉(zhuǎn)化。盡早掌握人工光合作用，就有望為材料科學(xué)、能源技術(shù)和環(huán)境治理提供“三方共贏”的利器。

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