近日，由中科院李燦院士和“百人計劃”學(xué)者陳鈞研究員負責(zé)的人工光合研究項目取得重要進展：實現(xiàn)了太陽能分解水制氫氣和氧氣。該研究成果將發(fā)表在《自然-通訊》上，成為國際上首例研制成功的研究報道。

    樹葉進行的光合作用是利用太陽能的“高手”，人類賴以生存和發(fā)展所需的氧氣、食物和能源都來自于自然界的光合作用。人們期望從光合作用的機制中得到啟發(fā)，構(gòu)建出高效的人工光合系統(tǒng)生產(chǎn)潔凈的太陽能燃料——氫氣。

    研究過程中，李燦院士團隊提出了復(fù)合人工光合體系的理念，試圖集成自然和人工光合體系的優(yōu)勢，建立自然光合和人工光合的復(fù)合體系，以期實現(xiàn)太陽能到化學(xué)能的高效轉(zhuǎn)化，并揭示自然光合體系的奧秘。圍繞這一理念已先后構(gòu)建了雜化體系實現(xiàn)了高效產(chǎn)氫、氫轉(zhuǎn)移及CO2加氫等還原反應(yīng)。

研究人員表示，目前的研究進展是結(jié)合光合酶PSII和人工光催化劑的優(yōu)勢，構(gòu)建植物PSII酶和半導(dǎo)體光催化劑的自組裝成光合體系。在可見光照射下，實現(xiàn)以化學(xué)計量比分解水生產(chǎn)氫氣和氧氣（即：2H2OO2+ 2H2）。并且將裝有催化劑的燒瓶置于戶外陽光下，分解水放出氫氣。

    研究還發(fā)現(xiàn)PSII的膜片段可以通過自組裝的方式結(jié)合在無機催化劑表面，PSII氧化水產(chǎn)生的電子通過界面處傳遞離子對將電子轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體催化劑表面參與質(zhì)子還原產(chǎn)氫反應(yīng)。

    該研究為進一步構(gòu)建和發(fā)展自然-人工雜化的太陽能高效光合體系提供了原初的思路