一組中國科學家最近發佈了一種突破性的方法，能夠將二氧化碳和水轉化為有價值的化學品，包括汽油的基本組成部分，並使用陽光作為能源來源。這一研究靈感來自於光合作用，這是植物用來將陽光、水和二氧化碳轉化為能量的自然過程。這種方法旨在創造一種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創建了一種專門的材料，能夠儲存少量的電能，提高將二氧化碳轉化為有用化合物所需的化學反應效率。研究團隊通過將這一系統與催化劑結合，成功實現了以太陽能驅動的碳一氧化物生產。這一中間產物可以進一步轉化為燃料，為難以電氣化的行業，如航空和航運，提供了一種潛在的替代方案。
研究人員在上週發佈於同行評審期刊《自然通訊》的論文中指出，他們的方法建立了一種生物啟發的電荷儲存策略，以高效進行二氧化碳光還原。他們強調，這一方法提供了一條普遍的太陽能燃料生產途徑，填補了可再生能源與高需求工業應用之間的關鍵缺口。
隨著對二氧化碳的光催化轉化日益受到關注，研究人員表示，這一技術被視為減少溫室氣體排放和減輕自然資源壓力的有前途的方法。其中一個特別吸引人的應用是生產太陽能燃料，這種合成燃料是利用陽光生成的，與傳統化石燃料相似，並能與現有燃料基礎設施兼容。
這一過程涉及將二氧化碳轉化為中間化學品，如碳一氧化物，然後可以進一步處理成液體碳氫化合物，提供了一條創造可持續燃料替代品的潛在途徑，而不需要徹底改造現有的能源系統。
在太陽能燃料生產中，用水替代犧牲劑是最佳解決方案，但這涉及到多個複雜化學反應的連接，包括水的氧化和二氧化碳的還原。然而，自然界以驚人的效率完成這些過程，利用一種能夠暫時儲存光生成電子的分子來促進能量轉移。
受到這一自然策略的啟發，研究人員在人工光合作用系統中實施了類似的電荷儲存機制，旨在複製植物在驅動太陽能化學轉化中的效率。為了模仿這一自然機制，團隊工程化了一種改性銀的三氧化钨材料，能夠在光照下儲存電子並根據需要釋放。
他們報告稱，該材料的性能與使用有機犧牲劑的系統相當，並在與不同催化劑結合時提供了“普遍適用性”。在陽光下測試該材料時，團隊發現自然光能夠觸發反應，為太陽能燃料應用鋪平了道路。他們指出，這一方法消除了對不可持續犧牲劑的需求，同時提供了一種多功能的設計原則，適用於構建高效的獨立光催化系統。
