人造“葉片”模擬光合作用高效制甲醇
來源：科技日報 時間：2026-06-08 10:41
美國耶魯大學科學家領銜的團隊研制出一款新型人造“葉片”，能以創(chuàng)紀錄效率模擬光合作用，將陽光、水和二氧化碳直接合成液體燃料甲醇。甲醇產(chǎn)率是此前制醇的人造“葉片”的32倍。相關論文發(fā)表于新一期《美國化學學會雜志》。
新系統(tǒng)凝聚了團隊數(shù)十年的研究精髓：獨特的催化劑與創(chuàng)新的光電極。二者共同構建出一套更強、更精簡的轉化路徑，并可拓展至更廣闊的應用場景。
團隊此前已開發(fā)出這款催化劑，其利用電能將二氧化碳和水轉化為甲醇，催化活性中心是酞菁鈷（或其衍生物）的單分子結構。他們將該分子結構錨定在碳納米管表面。碳納米管強度極高，導電導熱性能優(yōu)異，可源源不斷地將電子高速輸送到催化位點，從而把二氧化碳還原為甲醇。這是一個六電子還原過程，即向一個二氧化碳分子中注入六個電子。而在此發(fā)現(xiàn)之前，電子傳遞受限，止步于雙電子還原，分子催化劑只能將二氧化碳轉化為一氧化碳等產(chǎn)物。
光電極則由一系列覆蓋著富勒烯碳的硅微柱陣列構成。這一結構設計獨具匠心，兼具理想的電荷產(chǎn)生與分離幾何結構、量身定制的電子轉移界面以及更大的催化劑錨定表面積。
此次，團隊將該光電極、催化劑與多結鈣鈦礦光伏微型模塊集成為獨立的太陽能燃料系統(tǒng)，實現(xiàn)了有史以來基于硅的二氧化碳到甲醇光電催化轉化的最高效率。其光轉化甲醇效率為0.8%，是此前人造“葉片”光轉醇紀錄的32倍。
這片新型“葉片”可從空氣中捕獲氣候變化的“元兇”二氧化碳，產(chǎn)出日益受到青睞的化學原料和替代液體燃料甲醇，開辟了一條可行的太陽能轉化與儲存新路徑。團隊計劃繼續(xù)優(yōu)化這款新“葉片”的結構，以進一步提升轉化效率。（劉霞）
責任編輯：許艷
