中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所的科研團(tuán)隊(duì)近日取得一項(xiàng)突破性成果，他們從植物光合作用中汲取靈感，成功開(kāi)發(fā)出一種能夠高效協(xié)同轉(zhuǎn)化二氧化碳與水的新技術(shù)。相關(guān)研究成果已發(fā)表于國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》。

植物通過(guò)光合作用將簡(jiǎn)單的二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為復(fù)雜有機(jī)物，這一自然過(guò)程為人工轉(zhuǎn)化溫室氣體提供了重要參考。然而，人工模擬光合作用面臨關(guān)鍵技術(shù)瓶頸：光激發(fā)材料產(chǎn)生的電子和空穴壽命極短，難以實(shí)現(xiàn)同步持續(xù)反應(yīng)。傳統(tǒng)催化體系無(wú)法有效解決電子-空穴快速?gòu)?fù)合的問(wèn)題，導(dǎo)致二氧化碳轉(zhuǎn)化效率低下。

研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出電子存儲(chǔ)策略，通過(guò)設(shè)計(jì)具有特殊結(jié)構(gòu)的銀修飾三氧化鎢（Ag/WO3）材料，實(shí)現(xiàn)了光生電子的暫存與可控釋放。該材料在光照條件下可儲(chǔ)存電子，在需要時(shí)精準(zhǔn)釋放參與反應(yīng)，從而有效調(diào)控二氧化碳與水的反應(yīng)進(jìn)程。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，將這種電子存儲(chǔ)材料與酞菁鈷催化劑復(fù)合后，二氧化碳轉(zhuǎn)化效率較單一催化劑提升近百倍。

這項(xiàng)技術(shù)展現(xiàn)出良好的通用性，研究人員可根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景構(gòu)建適配的復(fù)合催化劑體系。在自然光條件下進(jìn)行的穩(wěn)定性測(cè)試表明，該系統(tǒng)能夠持續(xù)高效運(yùn)行，為太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)二氧化碳規(guī)模化轉(zhuǎn)化提供了可行方案。通過(guò)這種創(chuàng)新路徑，可將溫室氣體轉(zhuǎn)化為一氧化碳、甲烷等清潔能源，具有顯著的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。