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JACS:基于石墨烯的人工光合作用系统能够提高光能利用效率

来源:生物谷 2012-07-22 21:03

人工光合作用系统将太阳光转化为化学能量,能够潜在地产生可更新的非污染性的燃料和用途广泛的化学物。但是开发一种有效的光能到燃料转变的过程一直遭受挑战。尽管研究人员已证实人工光合作用系统是可行的,但是要获得高的效率一直比较困难。在一项新研究中,来自韩国化学技术研究所和梨花女子大学的一个研究小组证实石墨烯(graphene)可能用作一种有效的光催化剂来改善人工光合作用系统的效率。作为一种光催化剂,石墨烯利用太阳光来促进反应,同时本身也不用参与其中。

在这项新研究中,研究人员将石墨烯与一种卟啉酶偶联在一起。他们证实这种材料能够将太阳光和二氧化碳转化为甲酸。实验表明基于石墨烯的光催化剂在可见光区域发挥着强大的功能,而且它的总效率显著性地高于其他光催化剂的效率。韩国化学技术研究所研究员Jin-Ook Baeg说,这种光催化剂-酶偶联系统是最为理想的人工光合作用系统之一。

为了理解加强的光催化活性的来源,研究人员利用光谱学、热学分析和显微镜技术来研究这种光催化剂。他们发现这种材料含有较好的电子转移能力,而且石墨烯较大的表面积也有助于加快转化过程中的化学反应。这种直接从二氧化碳中产生太阳能燃料的能力不仅可以应用于燃料电池和塑料,也能够应用于制药行业。(生物谷:Bioon.com)

本文编译自Artificial photosynthesis system gets efficiency boost from graphene

A Photocatalyst–Enzyme Coupled Artificial Photosynthesis System for Solar Energy in Production of Formic Acid from CO2

Rajesh K. Yadav†, Jin-Ook Baeg*†, Gyu Hwan Oh†, No-Joong Park†, Ki-jeong Kong†, Jinheung Kim‡, Dong Won Hwang†, and Soumya K. Biswas

The photocatalyst–enzyme coupled system for artificial photosynthesis process is one of the most promising methods of solar energy conversion for the synthesis of organic chemicals or fuel. Here we report the synthesis of a novel graphene-based visible light active photocatalyst which covalently bonded the chromophore, such as multianthraquinone substituted porphyrin with the chemically converted graphene as a photocatalyst of the artificial photosynthesis system for an efficient photosynthetic production of formic acid from CO2. The results not only show a benchmark example of the graphene-based material used as a photocatalyst in general artificial photosynthesis but also the benchmark example of the selective production system of solar chemicals/solar fuel directly from CO2.

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