中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所的空氣凈化新技術(shù)團(tuán)隊，近日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》發(fā)表了一項突破性成果。該團(tuán)隊提出了一種新型通用策略，實現(xiàn)了二氧化碳與水的高效協(xié)同轉(zhuǎn)化，為人工模擬植物光合作用提供了全新思路。

長期以來，人工光合作用技術(shù)面臨關(guān)鍵瓶頸：光激發(fā)材料產(chǎn)生的電子與空穴壽命極短，導(dǎo)致二氧化碳還原與水氧化反應(yīng)難以同步持續(xù)進(jìn)行。這一難題嚴(yán)重制約了清潔能源轉(zhuǎn)化效率的提升，成為該領(lǐng)域亟待突破的科學(xué)挑戰(zhàn)。

研究團(tuán)隊從植物生理機(jī)制中獲取靈感，創(chuàng)新設(shè)計了電子存儲路徑。通過定向材料結(jié)構(gòu)制備，開發(fā)出能在光照條件下儲存電子的新型材料。這種材料可根據(jù)反應(yīng)需求精準(zhǔn)釋放電子，從而實現(xiàn)對二氧化碳與水反應(yīng)速率和程度的精確調(diào)控。實驗數(shù)據(jù)顯示，該技術(shù)突破了傳統(tǒng)材料的性能局限。

基于上述原理，團(tuán)隊成功研制出具有電子存儲功能的銀修飾三氧化鎢（Ag/WO?）復(fù)合材料。當(dāng)該材料與催化活性組分酞菁鈷復(fù)合后，二氧化碳轉(zhuǎn)化效率較純酞菁鈷提升近百倍。更值得關(guān)注的是，這種策略展現(xiàn)出良好的通用性，可針對不同需求構(gòu)建多種結(jié)構(gòu)適配的復(fù)合催化劑體系。

該技術(shù)的另一重大突破在于自然光條件下的穩(wěn)定運行能力。實驗表明，在模擬自然光照環(huán)境中，系統(tǒng)可持續(xù)穩(wěn)定工作，為利用太陽能規(guī)模化轉(zhuǎn)化二氧化碳提供了切實可行的技術(shù)方案。這種轉(zhuǎn)化可生產(chǎn)一氧化碳、甲烷等清潔能源，具有顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。