人工光合作用的意义

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人工光合作用的意义

化学先生 / 2019-08-01

20世纪70年代初，由于石油短缺引起的能源危机，极大地激发了人们对光合作用及其模拟的研究兴趣。只从能源考虑光解水制氢是太阳能光化学转化与储存的最好途径。

因为氢燃烧后只生成水，不但不会污染环境，而且是便于储存和运输的可再生能源。如果在光解水制氢的过程中，只消耗太阳能而不消耗其它能源，那么太阳能光解水制氢将是从根本上解决能源短缺问题的最理想的途径。

然而，这是一个世界性的难题。自50年代初以来，经过半个世纪的努力，还找不到一个反应体系能在可见光照射下把水同时分解为氢和氧。

无论是采用光电化学池，还是均相催化或半导体光催化，都只能以电子给体作为牺牲组分才能实现光解水放氢。而要实现光解水放氧，则必须添加电子受体作为牺牲组分。

尽管理想的同时放氢放氧的所谓“循环光解水过程"难以实现，但太阳能光解水的研究却导致了光催化的发展。如光催化氧化消除大气和水源中的污染物、光催化氧化从烃类合成含氧化合物等。1991 年由著名光催化专家M. Graetzel教授在Nature上首先报道，可见光敏化纳米晶二氧化钛光伏电池，则把太阳能的光电化学转化向人工模拟光合作用的高度推进了一步。

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