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英國劍橋大學(xué)科學(xué)家研發(fā)出一種新型太陽能“人造樹葉”。這是一種生物混合裝置，融合了有機半導(dǎo)體與生物酶，能模擬光合作用，將二氧化碳（CO2）和陽光高效轉(zhuǎn)化為甲酸鹽等有價值的化工原料。該裝置不僅耐用、無毒，且完全不依賴化石燃料，為綠色化學(xué)工業(yè)開辟了新路徑。相關(guān)研究成果發(fā)表于新一期《焦耳》雜志。
化工行業(yè)的碳排放量約占全球總量的6%。科學(xué)家正致力于推動化工行業(yè)“去化石化”，構(gòu)建可持續(xù)的綠色化工體系。
劍橋大學(xué)研究團隊長期專注于“人造樹葉”技術(shù)，旨在利用陽光直接生產(chǎn)碳基燃料與化學(xué)品，擺脫對化石原料的依賴。但此前多數(shù)設(shè)計存在短板：有的依賴合成催化劑，穩(wěn)定性差；有的采用無機半導(dǎo)體，不僅吸光效率低，還可能含有鉛等有毒元素。
此次突破在于開發(fā)出一種混合裝置，將吸光有機聚合物與細菌酶有機結(jié)合，將陽光、水和CO2直接轉(zhuǎn)化為甲酸鹽。甲酸鹽可用于石油鉆井液、香精合成、醫(yī)藥中間體制備以及有機催化反應(yīng)等多個領(lǐng)域。
測試結(jié)果顯示，該裝置不僅電流輸出高，電子轉(zhuǎn)化效率也接近完美，持續(xù)運行時間超過24小時，遠超以往設(shè)計的耐久度。
新裝置兼具兩大優(yōu)勢：有機半導(dǎo)體可調(diào)控、無毒；生物催化劑則具備高選擇性與高效率。這是有機半導(dǎo)體首次作為光捕獲組件應(yīng)用于此類生物混合系統(tǒng)，標(biāo)志著新一代環(huán)保“人造樹葉”邁出關(guān)鍵一步。
團隊認為，這一成果證明，太陽能設(shè)備完全可以實現(xiàn)高效、耐用、無毒與可持續(xù)的完美結(jié)合，有望成為未來生產(chǎn)綠色燃料與化學(xué)品的重要平臺。他們計劃進一步優(yōu)化設(shè)計，延長設(shè)備壽命，并拓展其合成更多類型化學(xué)品的能力。
來源：科技日報
