人造“光合作用”将二氧化碳变为可利用清洁能源

      近日，科学家们发明了可以在合成材料中触发光合作用的方法，不仅可以将温室气体转化为清洁的空气，同时还可以产生能量。这一过程对于大幅度减少影响全球气候变化的温室气体，并且获得清洁能源，具有极大的意义。

      UCF大学Fernando Uribe-Romo教授

     来自中佛罗里达大学的Fernando Uribe-Romo教授说到，“这个成果是项重大的突破!从科学的角度来看，制备能够吸收特定颜色光线的材料十分困难，但是从社会的角度来看，我们正推动着减少温室气体的技术的发展。”

      Uribe-Romo和他的研究团队在合成金属有机骨架材料中触发化学反应将二氧化碳分解为无害的有机材料，这一过程和植物的光合作用十分相似，都是将光能转化为化学能。植物利用阳光、二氧化碳以及水产生生成有机物，Uribe-Romo的人造“光合作用”生成太阳燃料。

      科学家们之前也做过很多类似的尝试，但是利用可见光去触发这一化学反应十分困难。紫外线具有足够的能量促使这一化学反应在一些常见的材料中发生，例如二氧化钛等，但是紫外线在地球接收的太阳光中只占了4%。而从紫色到红色的可见光占据了太阳辐射光的主要，但诸如铂、铼和铱等可以吸收可见光的材料十分稀少和昂贵，使得人造“光合作用”的成本变得十分高昂。

      金属有机骨架(MOF)材料很早便被用于分离和捕获气体，Uribe-Romo和他的同事提出将常见无毒的钛金属与有机分子(N-alkyl-2-aminoterephthalates)结合作为“捕光天线”吸收蓝色光。这一特殊有机分子被加入MOF材料后可以吸收特定颜色的光，当二氧化碳进入MOF材料的孔内，“捕光天线”捕获蓝光并释放电子，被钛氧化物利用去转化二氧化碳。

      研究团队搭建了一个蓝色LED光反应器去验证这一假设，将一定量的二氧化碳充入发蓝光的圆柱体反应器中，观察反应是否发生。圆柱腔体内条状的LED光发出蓝光，模拟太阳光中的蓝色光波。实验奏效，化学反应将二氧化碳被转化为还原性碳―甲酸和甲酰胺(两种太阳燃料)，同时净化了空气。

      用于人造“光合作用”的光反应器

      为了能使这一反应在其他波长的可见光中同样适用，研究团队将对合成材料进行调整，并不断改进系统的效率，如果成功，将可以极大有效的减少温室气体并带来能源产业的革命。

      这种新型的MOF材料，最终可以被应用于发电厂去减少释放到大气中的二氧化碳含量。Uribe-Romo解释说，“气体被电站吸入，通过化学反应，将温室气体循环转化后产生的能量用回电站”;另一种可能性就是将这种材料运用到房屋的屋顶材料，这样可以在净化房屋空气的同时能够为家庭供电。“这些的最终实现势必会需要更多新的技术和基础设施，但一切都是可能的。”

关键字:   光合作用 二氧化碳 清洁能源