科学家们创造了一种人工光合作用,可以减少空气中二氧化碳的含量,同时提供太阳能燃料——这有两个潜在的好处,有助于稳定我们不断变化的气候。
这种化学反应是由模仿太阳光蓝色波长的蓝光引发的,并将二氧化碳转化为两种还原形式,甲酸盐和甲酰胺,可用作能源。
反应完成后,剩下的是更清洁的空气和多余的能量,就像光合作用过程在将光能转化为化学能的植物中。 中佛罗里达大学的团队对其合成版本寄予厚望。
“从科学的角度来看,定制能够吸收特定颜色光的材料非常困难,但从社会的角度来看,我们正在为开发一种有助于减少温室气体的技术做出贡献,”一位研究人员解释道,费尔南多·乌里韦-罗莫。
正如乌里韦-罗莫指出的那样,科学家们之前曾尝试过做这类事情,但众所周知,获取可见光谱中的光来触发正确的化学反应是非常棘手的。
能吸收可见光的材料,如铂,铼, 和铱,往往太稀有且昂贵,无法用于建造人工光合作用机器。
Uribe-Romo 和他的同事想到了使用更常见的方法钛具有称为 N-烷基-2-氨基对苯二甲酸酯的有机分子的金属作为天线吸收传入的蓝光。
这金属有机骨架(财政部)成功了。 MOF 有已经被使用过在高表面积上分离和捕获气体——在这种情况下,二氧化碳渗入其孔隙中,而“天线”捕获光并提供一些电子,二氧化钛利用这些电子来转化二氧化碳。
研究人员设置了一个装有蓝光的圆柱形测试舱(看起来很像一个小型晒黑床),然后让 MOF 开始工作。 该材料的作用是捕获二氧化碳,而蓝光提供能量将其转化为太阳能燃料。
科学家们表示,为了使这一过程在更大范围内可行,需要提高系统的效率,并且需要捕获更大范围的可见光——但迹象是有希望的。
随着我们大气中的二氧化碳含量超过可怕的阈值,我们需要一切能得到的帮助来减少它,无论是来自大自然还是我们自己的材料。 科学家们还在研究多种替代方法用于捕集二氧化碳。
至于新的MOF材料,它最终可能会建立在发电厂附近,以显着减少释放到大气中的二氧化碳量。
“这些气体将被吸入电站,经过整个过程并回收温室气体,同时产生的能量将返回发电厂,”乌里韦-罗莫解释道。
另一种可能性是在房屋上使用这种材料制成的屋顶瓦片,这种材料可以净化一些空气并同时产生能量。
“这需要新技术和基础设施的实现,”乌里韦·罗莫说。 “但这也许是可能的。”
您可以在下面的视频中看到 Fernando Uribe-Romo 解释人工光合作用过程:
研究结果发表于材料化学学报A。