大阪市立大學吉田智子教授領導的研究小組成功改進了光催化劑的功能,該光催化劑利用光能將二氧化碳轉化為一氧化碳。一氧化碳與氫氣反應可作為各種有機物的原料。這是一種可以稱為人工光合作用的技術,因為它是從二氧化碳生產有機物的起點。

 含碳有機物不僅是生物體的能源,也是我們豐富生活所不可缺少的各種事物的原料,如汽油、塑料、化纖等燃料。迄今為止,人類文明嚴重依賴石油和煤炭等化石資源。然而,由於使用這些從地下提取的材料,大氣中二氧化碳的增加已成為一個問題,而且由於使用有限的資源,可持續性也成為一個問題。目前,除了植物進行光合作用之外,沒有其他方法可以穩定地再利用釋放到大氣中的二氧化碳。如果人工光合作用能夠建立,這種局面有望被顛覆。

 這次採用的方法是通過半導體吸收太陽光能量將二氧化碳轉化為一氧化碳。通過這種方式吸收光來加速化學反應的物質稱為光催化劑。已經發現,在這種光催化劑中添加細銀顆粒可以顯著加速反應。特別是,我們明確了當銀顆粒的尺寸減小至約1納米(1納米為10/1米)時,一氧化碳可以有效地產生。

 未來,我們的目標是開發一種催化劑,更有效地還原二氧化碳並獲得一氧化碳。儘管二氧化碳的增加和能源的缺乏都是全人類亟待解決的問題,但尚未找到決定性的解決方案。人工光合作用或許能夠解決這兩個問題,將在人類社會的持續發展中發揮越來越重要的作用。

資料來源:[大阪市立大學] 闡明銀納米粒子促進人工光合作用的光催化反應的功能

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