中國科學院地球環境研究所的科研團隊在空氣凈化領域取得重要突破,開發出一種受植物光合作用啟發的二氧化碳轉化新技術。該成果通過模擬自然界的電子暫存機制,成功解決了人工光合作用中電子與空穴難以同步利用的核心難題,相關研究論文已發表于國際權威期刊《自然·通訊》。
植物通過光合作用將二氧化碳和水轉化為有機物的過程,為人類處理溫室氣體提供了天然范本。但傳統人工模擬技術面臨關鍵瓶頸:光激發產生的電子與空穴壽命極短,導致二氧化碳還原與水氧化反應難以協調進行。研究團隊創新性地提出電子存儲策略,通過材料結構設計使系統具備光照儲能、按需釋能的功能,從而實現對反應進程的精準調控。
實驗數據顯示,科研人員制備的銀修飾三氧化鎢(Ag/WO3)材料與酞菁鈷復合后,二氧化碳轉化效率較單一催化劑提升近百倍。這種新型復合體系不僅適用于多種催化組分,在自然光條件下也能保持穩定運行。研究證實,該技術路徑可高效生產一氧化碳、甲烷等清潔能源,為太陽能驅動的二氧化碳資源化利用開辟了新方向。
該成果突破了傳統催化體系對連續光照的依賴,通過電子存儲機制實現了光能利用的時空分離。研究團隊開發的模塊化設計方法,可根據不同應用場景靈活組合催化組件,為工業級二氧化碳轉化裝置的研發提供了理論支撐和技術儲備。目前相關技術已進入中試優化階段,有望在能源轉型和碳中和領域發揮重要作用。












