光合作用能造出氢气(氢燃料)

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科学家最新研制一种人造光合作用系统,可以将光能转变成为氢燃料。

光合作用是植物生长过程中转变光能、二氧化碳和水成为葡萄糖的一个化学过程,同时过程中释放氧气。研究人员在人工复制植物光合作用的过程中曾遇到了挑战,但是涉及“超分子”的最新研究使用光线制造氢气,未来有一天可作为燃料使用。

光合作用是植物从光线中收获能量,绿色叶片包含着数百种色素分子(叶绿素和其它分子),它们在特定波长下可以吸收光线。人工光合作用需要一个分子系统,能够吸收光线、转换和分离电荷,同步驱动燃料制造反应,能够有效地将光能转变成为化学能。

美国能源部布鲁克黑文国家实验室和弗吉尼亚理工学院的研究人员设计了能够完成这些工作的一种超分子,这种超分子是基于光催化剂,能够在吸收光线时加速化学反应。

光合作用能造出氢气(氢燃料)

光催化剂包含着钌金属离子构成的光采集中心,连接至铑离子构成的单个催化剂中心。这种过桥分子连接钌至铑催化剂的两种金属过渡电子,从而制造出氢气。研究人员制造出两种类型的超分子,一个具有6个钌金属中心,一个仅有3个钌金属中心。

他们发现具有6个钌金属中心的超分子能够吸收光线制造更多的氢燃料,并且保持长期稳定状态,可持续10个小时,相比之下,具有3个钌金属中心的超分子仅能持续4个小时的稳定状态。

具有6个钌金属中心的超分子表现优异是由于它的电子性略差一些,意味着它比小分子需要接收更多的电子。研究人员指出,这项研究超分子如何工作的最新发现将促进光采集分子的进一步研究。

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