人工光合作用技术取得重大进展。中国科学院地球环境研究所空气净化新技术团队近日研发出一种具有电子存储功能的银修饰三氧化钨材料，解决了该领域长期存的光生电荷快速消散问题，为二氧化碳资源化利用提供了新的技术思路。对应的成果已于2月1日在线发表于国际学术期刊《自然·通讯》。 长期以来，人工光合作用研究的关键难点在于光激发材料产生的电子与空穴寿命极短。光生电荷常在催化反应完成前就迅速复合消失，导致能量转化效率偏低，限制了技术走向应用。中国科学院地球环境研究所黄宇研究员表示，此瓶颈长期阻碍了人工光合作用从实验室走向实际场景。 为突破这一难题，研究团队借鉴植物光合作用的机制，重点关注植物对光生电子的暂存与调配过程。植物通过诸多精细的生化反应，将二氧化碳和水转化为复杂的养分分子，这一过程为材料设计提供了启发。基于此，团队提出二氧化碳与水协同转化的新策略。 该策略的核心在于构建一条可控的电子存储路径。团队通过定向设计并精准制备材料结构，使其在光照下能够主动存储电子，并在反应需要时按需释放，从而调控二氧化碳与水的反应速率与转化程度。黄宇研究员介绍，这相当于为二氧化碳还原过程配置了一个“充电装置”，显著延长了光生电荷的可用时间。 基于这一思路，团队制备出具有电子存储功能的银修饰三氧化钨材料。实验结果显示，该材料的二氧化碳转化效率较传统方法提升近百倍。研究人员同时指出，这一“电子存储”策略具有较强的通用性，可为多类催化材料引入相应的“储能单元”，为人工光合作用材料设计提供可借鉴的框架。 该技术的另一优势是对自然光条件的适应性。与依赖特定光源的传统方案相比，该材料在日常自然光照下仍可稳定运行，有助于降低应用成本与实现难度，为后续放大应用提供支撑。 从应用前景看，这一进展为利用自然光规模化转化二氧化碳、生产甲烷等清洁能源提供了可行路径。在全球气候变化与能源转型背景下，该技术一上有望降低大气二氧化碳排放压力，另一方面可将温室气体转化为可利用能源，提升碳资源循环利用水平。
这项研究展示了我国在人工光合作用与新能源材料领域的创新探索，也再次提示从自然机制中寻找工程解决方案的价值；面向气候变化与能源挑战，这类基础性突破有望为对应的技术走向应用提供新的支点，并为可持续发展注入动力。