在植物光合作用中,綠色植物樹葉包含著數(shù)百個(gè)色素分子,能夠在特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)吸收光線。但是在這種最新的人造光合作用中,超分子而是使用光催化劑,該物質(zhì)能夠加速光線吸收時(shí)的化學(xué)反應(yīng)。
北京時(shí)間6月9日消息,據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,目前,科學(xué)家最新研制一種人造光合作用系統(tǒng),可以將光能轉(zhuǎn)變成為氫燃料
光合作用是植物生長(zhǎng)過(guò)程中轉(zhuǎn)變光能、二氧化碳和水成為葡萄糖的一個(gè)化學(xué)過(guò)程,同時(shí)過(guò)程中釋放氧氣。研究人員在人工復(fù)制植物光合作用的過(guò)程中曾遇到了挑戰(zhàn),但是涉及“超分子”的最新研究使用光線制造氫氣,未來(lái)有一天可作為燃料使用。
光合作用是植物從光線中收獲能量,綠色葉片包含著數(shù)百種色素分子(葉綠素和其它分子),它們?cè)谔囟úㄩL(zhǎng)下可以吸收光線。人工光合作用需要一個(gè)分子系統(tǒng),能夠吸收光線、轉(zhuǎn)換和分離電荷,同步驅(qū)動(dòng)燃料制造反應(yīng),能夠有效地將光能轉(zhuǎn)變成為化學(xué)能。
美國(guó)能源部布魯克黑文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和弗吉尼亞理工學(xué)院的研究人員設(shè)計(jì)了能夠完成這些工作的一種超分子,這種超分子是基于光催化劑,能夠在吸收光線時(shí)加速化學(xué)反應(yīng)。
光催化劑包含著釕金屬離子構(gòu)成的光采集中心,連接至銠離子構(gòu)成的單個(gè)催化劑中心。這種過(guò)橋分子連接釕至銠催化劑的兩種金屬過(guò)渡電子,從而制造出氫氣。研究人員制造出兩種類型的超分子,一個(gè)具有6個(gè)釕金屬中心,一個(gè)僅有3個(gè)釕金屬中心。
他們發(fā)現(xiàn)具有6個(gè)釕金屬中心的超分子能夠吸收光線制造更多的氫燃料,并且保持長(zhǎng)期穩(wěn)定狀態(tài),可持續(xù)10個(gè)小時(shí),相比之下,具有3個(gè)釕金屬中心的超分子僅能持續(xù)4個(gè)小時(shí)的穩(wěn)定狀態(tài)。
具有6個(gè)釕金屬中心的超分子表現(xiàn)優(yōu)異是由于它的電子性略差一些,意味著它比小分子需要接收更多的電子。研究人員指出,這項(xiàng)研究超分子如何工作的最新發(fā)現(xiàn)將促進(jìn)光采集分子的進(jìn)一步研究。(來(lái)源:中國(guó)工業(yè)網(wǎng))