人工光合作用利用忘记阳光能量的一半

创建了半导体,可以利用红外线人造光合作用反应。光催化剂可以将二氧化碳转化为一氧化碳和氧气,这可能是一种新的方式来充分利用太阳的能量。

技术模仿植物通过利用太阳能将二氧化碳和水转化为碳氢化合物和氧气是高度追求可持续化学生产。由于他们的潜力而人工光合作用系统已经更高效的比大多数植物,到目前为止没有一个能够利用红外(IR)光——尽管这占大约一半的到达地球的太阳能。

“自1978年第一次报告的二氧化碳光致还原作用,红外光线构成几乎50%的太阳能从未利用二氧化碳减少燃料。这可以归因于这样一个事实:红外光线的能量相对较低,因此无法驱动二氧化碳整体分裂,说中国的科技大学易谢。

然而,谢和她的团队已经开发出一种半导体制成的缺氧的卧室₃层能够使用这种能量吸收红外光线和二氧化碳分解反应。引入氧空位的半导体材料创造了一个中间带能级,使反应发生。

的半导体有足够小的波长吸收红外光线不具备足够的氧化还原电位等光催化水分解或二氧化碳减少发生,”说第一部王太阳能能量转换,研究材料在昆士兰大学,澳大利亚,没有参与这个项目。“非常令人鼓舞的是,在这个工作谢和她的同事们在超薄cubic-WO精心诱导氧气空位₃层生成一个中间带,它可以有效地吸收红外光线与成千上万的纳米波长,”他补充道。

这意味着,电子从价带激发到中间带,然后从中间带导带在吸收光子能量小于带隙。因此,低能量的红外光线可以用来驱动二氧化碳整体分割成一氧化碳和氧气,”谢说。

不靠谱的是,谢的团队表明,半导体的催化活性仍没有失活,即使三天的测试。需要改进材料的转换效率之前,可以使用商业,但研究工作表明,迄今为止的理论障碍阻止使用红外光线在人工光合作用,事实上,可以克服的。

虽然彻底了解能带理论等基本机制可能需要进一步的研究,很明显,这一创新工作提供了一个新的和重要的方向提高太阳能的利用效率,”王说。“这可能会导致对新一代的人工光合作用技术。”