據悉，中科院院士、中科院大連化學物理研究所李燦團隊在光電催化分解水制氫方面取得新進展。團隊受自然光合作用Z機制啟發，實現高效光電催化全分解水過程，該過程的分解水制氫效率達到4.3%，是目前文獻報道的最高效率。
據悉，該研究通過使用具有匹配能級的多媒介調控的仿生策略，為高效人工光合體系的合理設計和組裝提供了新的思路和有效的方法。相關研究日前發表在《美國化學會志》上。
自然光合作用有兩個光系統，即光系統Ⅱ和Ⅰ。自然光系統Ⅱ利用光能將水分子裂解，釋放電子和質子供光合作用光反應，而光系統Ⅰ則利用太陽能合成富能物質供光合作用暗反應。由于兩個系統在能量坐標下表達出來像“Z”字形，故稱為Z機制。自然光合作用Z機制是光能轉化為化學能的重要途徑，可實現光生電荷高效分離和能量高效轉移。
此前，李燦團隊通過模擬自然光系統Ⅱ中關鍵組分的重要功能，構筑了高效的光電催化水氧化體系，發現部分氧化的石墨烯可作為捕光材料與水氧化催化劑之間的電荷傳輸媒介，其功能類似于自然光系統Ⅱ中酪氨酸的作用。
據介紹，研究團隊基于自然光合作用的原理，采用多媒介調控策略，成功實現由自然光合作用Z機制啟發的高效光電催化全分解水過程。團隊通過將無機氧化物基光陽極，有機聚合物基光陰極與多個電荷傳輸媒介相耦合，組裝了高效的無偏壓全分解水光電化學池。研究發現，該體系中有機聚合物具有離散能級特性，使有機光陰極和無機光陽極的光譜吸收具有較好的互補性，極大地提高了太陽能的利用率。
此外，該體系在捕光材料和電子受體/供體之間構建了包含多個電荷傳輸媒介的仿生電荷傳輸鏈。在電化學電位梯度的驅動下，光生電子通過這些電荷傳輸媒介有效轉移，提高了電荷傳輸速率并降低了電荷復合速率，從而實現了高效的電荷分離和傳輸。
中華人民共和國國家發展和改革委員會 中華人民共和國工業和信息化部 中華人民共和國應急管理部 中華人民共和國生態環境部 中華人民共和國科學技術部 中華人民共和國財政部 中華人民共和國商務部 中國石油和化學工業聯合會
江蘇省發展和改革委員會 江蘇省工業和信息化廳 江蘇省財政廳 江蘇省生態環境廳 江蘇省科學技術廳 江蘇省商務廳 江蘇省應急管理廳 江蘇省市場監督管理局 江蘇省統計局
北京市化學工業協會 天津市石油和化工協會 遼寧省石油和化學工業協會 內蒙古石油和化學工業協會 重慶市石油與天然氣學會 河北省石油和化學工業協會 山西省化學工業協會 吉林省能源協會 黑龍江省石化行業協會 浙江省石油和化學工業行業協會 安徽省石油和化學工業協會 福建省石油和化學工業協會 江西省石油和化學工業協會 河南省石油和化學工業協會 湖北省石化行業協會 湖南省石油化學工業協會 廣東省石油和化學工業協會 海南省石油和化學工業行業協會 四川省化工行業協會 貴州省化學工業協會 云南省化工行業協會 陜西省經濟聯合會 甘肅省石化工業協會 青海省化工協會
電話：協會：025-8799064 學會：025-86799482
會員服務部：025-86918841
信息部：025-86910067
傳真：025-83755381
郵箱：jshghyxh@163.com
郵編：210019
地址：南京市夢都大街50號東樓(省科技工作者活動中心)5樓
蘇公網安備 32010502010057號
備案號：蘇ICP備2026013520號-2 “堅決打贏禁毒人民戰爭”專欄—法律法規
電話：025-8799064
會員服務部：86918841
信息部：86910067
傳真：025-83755381
郵箱：jshghyxh@163.com
郵編：210019
地址：南京市夢都大街50號東樓(省科技工作者活動中心)5樓
