近日，由中科院李燦院士和“百人計劃”學者陳鈞研究員負責的人工光合研究項目取得重要進展：實現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)，構建出高效的人工光合系統生產潔凈的太陽能燃料——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合體系，以期實現太陽能到化學能的高效轉化，并揭示自然光合體系的奧秘。圍繞這一理念已先后構建了雜化體系實現了高效產氫、氫轉移及CO2加氫等還原反應。

研究人員表示，目前的研究進展是結合光合酶PSII和人工光催化劑的優(yōu)勢，構建植物PSII酶和半導體光催化劑的自組裝成光合體系。在可見光照射下，實現以化學計量比分解水生產氫氣和氧氣（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PSII的膜片段可以通過自組裝的方式結合在無機催化劑表面，PSII氧化水產生的電子通過界面處傳遞離子對將電子轉移到半導體催化劑表面參與質子還原產氫反應。

    該研究為進一步構建和發(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