中科院研究实现太阳能分解水制氢气和氧气

中国科学院大连化学物理研究所20日发布消息称，该所的人工光合研究项目实现了利用太阳光分解水制氢气和氧气的反应，使“利用人工光合系统生产洁净太阳能燃料”的构想成为可能。人工光合研究项目的构想源于绿色植物的光合作用。人类赖以生存和发展的氧气、食物、能源来自光合作用，而在化石能源逐渐枯竭、全球生态环境恶化的压力下，科学家寄望于构建出高效的人工光合系统生产洁净的太阳能燃料——氢气。“建立自然光合和人工光合的复合体系，利用太阳能直接全分解水放出氧气和氢气。其中高能量的氢气燃烧后生成水，整个体系清洁可生”。中国科学院李灿院士解释说。由此，他与“百人计划”学者陈钧研究员合作，提出自然光合和人工光合的复合杂化体系的理念，并已先后实现高效产氢、氢转移及二氧化碳加氢等还原反应。“叶绿体中类囊体膜上的光系统酶(PSI、PSII)是光合作用中吸收光能和光电转换的重要机构。”李灿介绍，他的团队最新研究成功地构建植物PSII酶和半导体光催化剂的自组装成光和体系，将装有催化剂的烧瓶置于户外阳光下，可以分解水释放氢气。研究还发现，PSII的膜片段可以通过自组装的方式结合在无机催化剂表面，PSII氧化水产生的电子通过界面处传递离子对将电子转移到半导体催化剂表面参与质子还原产氢反应。据悉，上述研究已发表于近期的《自然通讯》(《Nature Communication》)，这是国际上首例研制出“自然—人工”杂化光和系统实现太阳能分解水制氢气和氧气的研究报道。业内人士指出，这一研究成果为进一步发展‘自然—人工’杂化的太阳能高效光合体系提供了思路。