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纳米管使人工光合作用更加接近

点击量:   时间:2017-07-12 16:11:30

据一组中国研究人员称,碳纳米管是可以使人工光合作用成为可能的关键化学成分该团队发现,纳米管模仿化学家迄今为止无法复制的光合作用中的重要一步人工光合作用具有有效产生氢的潜力,可用作车辆的清洁燃料它也可以用来清除大气中的二氧化碳光合生物利用光能将水分解为氧气和氢气然后氢气与二氧化碳反应,以帮助合成碳水化合物,这是生物体用来储存能量的分子化学家长期以来一直试图重现这一过程,但特别是一个关键步骤已被证明无法复制可见光子只能为化学反应贡献有限的能量该能量被反应中涉及的电子吸收需要更多能量的反应,例如碳水化合物的合成,只有在有几个通电电子可供贡献时才能进行因此,化学家们说光合作用属于一类被称为多电子系统的反应但是没有人成功地制造出能够为人工光合作用提供必要能量的人工多电子系统这种系统包括能够吸收可见光并释放许多电子的供体分子,以及能够接受和存储这些电子的接收分子现有系统一次只能捐赠和接收一个电子现在,由中国秦皇岛河北师范大学科技大学张先福领导的团队发现,单壁碳纳米管可以作为多电子系统的化学核心张说,碳纳米管可以接受它所含的每32个碳原子一个电子,因此即使是短的纳米管也可以接受许多电子这意味着碳纳米管可以在人工光合作用中充当接收器分子虽然没有已知的小分子在吸收可见光后能够释放大量电子,但是一类称为酞菁(PC)的分子在吸收光时会释放出单个电子张的团队意识到,通过将大量PC分子共价键合到碳纳米管上,它们可以产生由可见光激活的多电子系统他们发现,它们可以将120个PC分子与仅1微米长的纳米管结合,并且从这些PC中捐赠的电子中约有25%最终存储在纳米管中 “我们最初决定创建这个系统只是为了有效地将太阳能转化为电能,”张说但他认为纳米系统可以构成人工光合作用模型的关键组成部分存储在纳米管中的额外电子可用于将称为NADP的叶绿体化学物质转化为NADPH,然后可将二氧化碳还原为碳水化合物英国伦敦帝国理工学院的James Barber是光合作用方面的专家 “许多在这个领域工作的人没有达到基本要求 - 你需要在光合作用中拥有多个电子,”他说 “我认为这些研究人员认为这是一个问题是正确的”期刊参考:ChemPhysChem(DOI:10.1002 / cphc.200800191)能源和燃料 - 在我们的综合特别报告中了解有关迫在眉睫的能源危机的更多信息纳米技术 - 在我们不断更新的特别报告中关注新技术的出现更多关于这些主题: