記者昨天從中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所獲悉，該所率先構(gòu)建了太陽能光催化全分解水雜化體系，實(shí)現(xiàn)了太陽光下的全分解水反應(yīng)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在近期的《自然—通訊》期刊上。這是國際上第一例在自然和人工光合雜化體系上實(shí)現(xiàn)太陽能全分解水制氫的研究報(bào)道。

這個(gè)名為人工光合研究的項(xiàng)目，由催化基礎(chǔ)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及潔凈能源國家實(shí)驗(yàn)室李燦院士和中科院“百人計(jì)劃”學(xué)者陳鈞研究員負(fù)責(zé)。該研究將大自然植物葉片上含量豐富的光合作用酶PSII和人工半導(dǎo)體納米光催化劑耦合，在世界上首先研制出自然-人工雜化光合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)太陽能分解水制氫氣和氧氣，為進(jìn)一步構(gòu)建和發(fā)展自然-人工雜化的太陽能高效光合體系提供了原始思路。

目前，全球生態(tài)環(huán)境不斷惡化，化石能源逐漸枯竭，各國科學(xué)家把目光聚集到潔凈、可再生的新能源開發(fā)和利用上，尤其是盯上了“取之不盡，用之不竭”的太陽能。科學(xué)家們認(rèn)為樹葉進(jìn)行光合作用，是利用太陽能的“高手”，如果能構(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(gè)體系清潔可再生，這是人類解決能源問題最為理想的途徑，也是當(dāng)今世界科學(xué)界面臨最具挑戰(zhàn)的課題。

實(shí)現(xiàn)水分解反應(yīng)的關(guān)鍵是構(gòu)建高效的光催化體系。大部分人工光催化劑體系的催化劑活性比自然光合體系的催化活性低，尤其是水氧化助催化劑（一般比自然光合體系PSII中CaMn4O5簇的活性低3~4個(gè)數(shù)量級），但自然光合體系的捕光范圍和穩(wěn)定性不如基于無機(jī)半導(dǎo)體的人工光合體系優(yōu)越。基于此，李燦團(tuán)隊(duì)提出了復(fù)合人工光合體系的理念，試圖雜化集成兩種體系的優(yōu)勢，建立自然光合和人工光合的復(fù)合雜化體系，以期實(shí)現(xiàn)太陽能到化學(xué)能的高效轉(zhuǎn)化，并揭示自然光合體系的奧秘。圍繞這一理念，他們先后構(gòu)建了雜化體系實(shí)現(xiàn)了高效產(chǎn)氫、氫轉(zhuǎn)移及CO2加氫等還原反應(yīng)。

來源：化工熱線