中國科學院地球環(huán)境研究所的空氣凈化新技術團隊近日取得重要突破，成功開發(fā)出一種基于植物光合作用原理的二氧化碳與水協(xié)同轉(zhuǎn)化新策略。該成果已發(fā)表于國際權威學術期刊《自然·通訊》，為人工光合作用領域提供了創(chuàng)新解決方案。

傳統(tǒng)人工模擬光合作用面臨的核心難題在于：光激發(fā)材料產(chǎn)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同步持續(xù)進行。科研團隊通過深入研究植物生理機制，發(fā)現(xiàn)植物通過特定結(jié)構(gòu)暫存光生電子的特性，進而設計出獨特的電子存儲路徑。

研究團隊定向制備出具有電子存儲功能的銀修飾三氧化鎢（Ag/WO?）材料，該材料可在光照條件下儲存電子，并在需要時精準釋放。通過與催化活性組分酞菁鈷復合驗證，實驗數(shù)據(jù)顯示二氧化碳轉(zhuǎn)化效率較純酞菁鈷提升近百倍，顯著突破了傳統(tǒng)材料的性能極限。

這項技術的突破性在于其通用性和適應性。科研人員可根據(jù)不同應用場景，構(gòu)建多種結(jié)構(gòu)適配的復合催化劑體系。在自然光條件下進行的穩(wěn)定性測試表明，該系統(tǒng)能夠持續(xù)高效運行，為太陽能驅(qū)動的二氧化碳規(guī)模化轉(zhuǎn)化提供了可靠技術路徑。

該成果不僅為清潔能源生產(chǎn)開辟了新方向，其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物一氧化碳、甲烷等可直接用于工業(yè)原料或能源供應。研究團隊表示，這種仿生設計思路為解決能源與環(huán)境領域的重大挑戰(zhàn)提供了全新視角，相關技術有望在碳中和領域發(fā)揮重要作用。