人工光合作用将二氧化碳转化为燃料

　　美国佛罗里达州立大学科学家发现，人工触发合成材料中的光合作用，可以将温室气体的主要成分CO₂转化为清洁空气，同时产生能量，具有改善空气质量和创造清洁能源的巨大潜力。这一成果发表在最近一期的《材料化学学报》上。

　　物理学家组织网26日报道，这项突破意义重大。费尔南多·尤里布-罗莫教授说：“从科学角度看，制造出能够吸收特定颜色光的材料本身非常困难，而从社会角度看，我们正好需要发展能帮助减少温室气体的实用技术。”

　　尤里布-罗莫和他的团队创造的触发化学反应的方法，被称为金属有机骨架（MOF），能模拟植物光合作用，分解CO₂的同时，生成提供能源的太阳能燃料。

　　多年来，科学家一直在追求将可见光进行化学转化的方法。虽然紫外线具有足够的能量，允许二氧化钛等普通材料中产生类似反应，但紫外线仅占可接收太阳光的4%，而紫色到红色波长的可见光占了大部分，却很少有材料可以“拾取”这些能量较低的光。研究人员已经尝试了各种材料，但可以吸收可见光的材料往往是稀有昂贵材料，如铂、铼和铱等，使得工艺成本极高。

　　尤里布-罗莫团队使用一种常见的无毒金属钛，添加有机分子后作为光的接收天线，由蓝色LED光反应器组成的发光蓝色圆筒，模仿太阳的蓝色波长，CO2缓慢加入到圆筒中，慢慢发生化学反应后，被还原成两种形式的碳——太阳能燃料甲酸和甲酰胺，同时，圆筒内的空气得到净化。

　　现在，团队的目标是继续调整该方法，观察其他可见光波长是否也能被触发与合成材料的化学反应。“若可行，这个过程可能是减少温室气体的重要途径，并催生新的技术和基础设施”，尤里布-罗莫举例，如建立能够捕获大量CO₂的电厂，或将这种材料制成可以清洁空气并提供家用能源的屋顶。

　　太阳能取之不尽、用之不竭，有潜力可持续地满足未来能源的所有需求，但始终有一个难题，就是太阳能很难储存。地球上的植物很厉害，它能通过光合作用，将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气，同时完成了光能向有机物中化学能的能量转化。尽早掌握人工光合作用，就有望为材料科学、能源技术和环境治理提供“三方共赢”的利器。