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中國(guó)科大在紅外人工光合成領(lǐng)域取得新進(jìn)展

2023-03-09 16:51:44 來(lái)源:市場(chǎng)星報(bào)   編輯:江亞萍   

安徽財(cái)經(jīng)網(wǎng)訊:日前,記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,教授熊宇杰、龍冉研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一類等離激元催化材料,發(fā)現(xiàn)其獨(dú)特的界面耦合態(tài)直接電子激發(fā)機(jī)制,實(shí)現(xiàn)了可見光區(qū)和紅外光區(qū)二氧化碳與水的高選擇性轉(zhuǎn)化。該技術(shù)使用廣譜低強(qiáng)度光,甲烷產(chǎn)率高達(dá)0.55毫摩爾每克每小時(shí),碳?xì)浠衔锏漠a(chǎn)物選擇性達(dá)100%,是目前世界上光驅(qū)動(dòng)二氧化碳轉(zhuǎn)化速率的最高紀(jì)錄。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于《自然·通訊》。

據(jù)悉,通過(guò)人造材料,進(jìn)行與自然界光合作用相似的化學(xué)反應(yīng),利用陽(yáng)光、二氧化碳和水生成人類所需物質(zhì),是人類長(zhǎng)期以來(lái)的夢(mèng)想。然而,這種人工光合成體系進(jìn)行應(yīng)用嘗試時(shí),面臨著一些重大挑戰(zhàn),其關(guān)鍵是如何利用太陽(yáng)光中低能量的光子。紅外光是太陽(yáng)光譜中典型的低能光子,在太陽(yáng)光譜中占比高達(dá)53%。通常的半導(dǎo)體光催化技術(shù)只能利用紫外區(qū)和可見區(qū)的光子來(lái)驅(qū)動(dòng)化學(xué)轉(zhuǎn)化,制約了太陽(yáng)能利用效率。

近年來(lái),國(guó)際上幾個(gè)先進(jìn)的等離激元催化研究團(tuán)隊(duì),提出利用金屬納米材料的等離激元效應(yīng)來(lái)驅(qū)動(dòng)催化反應(yīng)的思路,希望解決半導(dǎo)體光催化面臨的瓶頸問題。

研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的材料在可見光區(qū)和紅外光區(qū)范圍內(nèi),皆可驅(qū)動(dòng)二氧化碳與水高選擇性轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔铩hb于等離激元催化的多光子吸收特點(diǎn),團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)優(yōu)化了反應(yīng)裝置,實(shí)現(xiàn)了散射光子的高效吸收,從而突破了當(dāng)前光驅(qū)動(dòng)二氧化碳資源化利用領(lǐng)域的瓶頸!蹲匀·通訊》雜志審稿人評(píng)價(jià):“該工作所取得的高產(chǎn)物選擇性和紅外光利用極具創(chuàng)新性。”

(記者 祁琳)

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