中國開發人工光合作用技術轉化二氧化碳為汽油

中國研究人員開發出一種太陽能驅動的新方法，利用二氧化碳和水制造汽油基本成分，模擬自然界的光合作用過程。

中國科學家團隊近日公布了一項突破性技術，能夠以陽光為能源，將二氧化碳和水轉化為包括汽油基礎成分在內的有價值化學品。這項技術從植物將陽光、水和二氧化碳轉化為能量的自然過程——光合作用中汲取靈感，旨在創造更可持續的燃料生產方式。

來自中國科學院和香港科技大學的研究人員研制出一種能夠儲存少量電能的特殊材料，可提升將二氧化碳轉化為有用化合物所需化學反應的效率。通過將該系統與能將二氧化碳轉化為不同化學物質的催化劑相結合，研究人員實現了太陽能驅動的一氧化碳生產。這種中間產物可進一步轉化為燃料，為航空和航運等難以電氣化的行業提供了潛在替代方案。

研究團隊在發表于《自然·通訊》期刊的論文中指出，該方法建立了仿生電荷存儲策略，用于實現高效二氧化碳光還原。他們強調這項技術為生產太陽能燃料提供了通用路徑，在可再生能源與高需求工業應用之間架起了關鍵橋梁。研究人員表示，光驅動二氧化碳轉化（即光催化）作為一種既能減少溫室氣體排放，又能緩解自然資源壓力的方法正受到越來越多關注。其特別具有吸引力的應用在于生產太陽能燃料——這種利用陽光合成的燃料與傳統化石燃料高度相似，且能與現有燃料基礎設施兼容。

該過程將二氧化碳轉化為如一氧化碳等中間化學品，這些中間產物可進一步加工成液態碳氫化合物，為在不徹底改變現有能源系統的前提下創造可持續燃料替代品提供了可能路徑。在太陽能燃料生產中用水替代犧牲劑是最佳解決方案，但這涉及連接包括水氧化和二氧化碳還原在內的多個復雜化學反應。而自然界通過使用能暫時存儲光生電子的分子來促進能量轉移，以驚人效率完成這些過程。

受此自然策略啟發，研究團隊在人工光合作用系統中實現了類似的電荷存儲機制，旨在復制植物驅動太陽能化學轉化的高效性。為模擬這種自然機制，團隊設計出銀修飾三氧化鎢材料，該材料可在光照期間存儲電子并按需釋放。研究報道稱，該材料性能與使用有機犧牲劑的系統相當，且在與多種不同催化劑結合時具有"普適性"。

在陽光下測試該材料時，團隊發現自然光能觸發反應，這為太陽能燃料應用鋪平了道路。研究人員指出，這一方法消除了對不可持續的犧牲劑的需求，同時為構建高效、獨立的光催化系統提供了一個通用的設計原則。

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