中國科學院地球環境研究所的科研團隊近日取得了一項突破性成果,他們從植物光合作用中汲取靈感,成功開發出一種促進二氧化碳與水協同轉化的創新策略。這一研究成果已在國際權威學術期刊《自然·通訊》上正式發表,標志著我國在溫室氣體資源化利用領域邁出了重要一步。
光合作用是自然界中植物將二氧化碳和水轉化為復雜有機物的核心過程,為人類探索溫室氣體轉化提供了天然模板。然而,人工模擬這一過程面臨重大挑戰:光激發材料產生的電子和空穴壽命短暫,難以同步參與二氧化碳還原和水氧化反應。針對這一難題,研究團隊創新性地設計了電子存儲路徑,通過定向調控材料結構,實現了光生電子的暫存與精準釋放。
科研人員構建的銀修飾三氧化鎢(Ag/WO3)材料具有電子存儲功能,可與催化活性組分酞菁鈷形成復合體系。實驗數據顯示,該復合催化劑的二氧化碳轉化效率較純酞菁鈷提升近百倍。這種策略展現出良好的通用性,能夠根據不同需求構建多種適配的復合催化劑體系。特別值得注意的是,該方案在自然光條件下即可穩定運行,為利用太陽能規模化生產一氧化碳、甲烷等清潔能源提供了切實可行的技術路徑。
這項研究通過模擬植物生理機制,創造性地解決了人工光合作用中的關鍵瓶頸問題。其核心突破在于實現了對反應速率和程度的精確調控,為開發高效、穩定的二氧化碳轉化技術開辟了新方向。該成果不僅在基礎研究領域具有重要意義,更為應對全球氣候變化提供了創新性的技術解決方案。











