研究人员已经开发出通过人工光合作用来收集和存储可再生能源的新方法

美国和中国的研究人员已经开发出通过人工光合作用来收集和存储可再生能源的新方法。在他们的研究中，他们描述了如何合成新的双形式催化剂可以用作人工光合作用的平台-鉴于植物如何更有效地转化能量，这一概念引起了人们的极大兴趣。当前的研究建立在早期工作的基础上，该工作探索了植物中的太阳能转化以提高太阳能电池的质量。

该团队使用了具有两个活性金属中心的铱催化剂，以模仿植物产生氧气的过程。根据研究小组的说法，这种发展意味着该催化剂是一种结构明确的结构，可用于太阳能燃料合成的进一步研究。

“我们的研究涉及直接太阳能存储技术。它解决了太阳能间歇性的重大挑战。”波士顿学院的通讯作者王独伟解释说。“它是通过直接收集太阳能并将能量存储在化学键中来实现的，这与光合作用的执行方式相似，但效率更高且成本更低。”

Wang和他的研究小组在研究中报告说，鉴于铱催化剂的稳定性和在水氧化中的高活性，使用铱催化剂是人工光合作用的有效平台。鉴于催化剂在产生可再生能源中的重要性，他们特别关注催化剂或增加化学反应速率的物质。(相关：物理突破可以利用阳光将CO2直接转化为甲烷等清洁燃料，而无需使用化石燃料。)

目前，研究人员一直在开发用于人工光合作用的非均相催化剂，可将其用于大规模生产。但是，他们工作中的一个重大挑战是，非均相催化剂的原子结构定义很差，这使得在分子水平上评估机制变得困难，从而阻碍了它们模仿光合作用以利用和储存能量的能力。借助更新的技术，研究人员开发了更好的平台，以了解多个活动位点(例如光合作用)中的复杂反应。

寻找持久耐用的非均相催化剂进行水氧化也是一个挑战性的考虑，尤其是在人工光合作用方面。鉴于其至关重要的作用，催化剂决定了该过程的成功。尽管较早的工作已经发现该功能的均一催化剂，但问题始终在于其耐用性。王在《科学日报》的一份声明中解释说，鉴于他们在多相催化剂方面的工作可以潜在地用于“清洁”能源生产和存储，这一发现是令人鼓舞的。

Wang和他的团队使用劳伦斯伯克利国家实验室的高级光源确定了铱催化剂的结构，并使用X射线吸收近边结构和X射线吸收精细结构进行了研究。

“这将使我们加深对催化反应的了解，并开发出更坚固有效的催化剂，”耶鲁大学博士后副研究员，共同第一作者柯扬补充说。“例如，在这项研究中，我们证明了具有双铱原子的催化剂比单原子铱更好地分解水。我们能够充分利用每个铱原子。”

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