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基于半导体和纳米金属的高效人工光合成材料体系构建与应用 被引量:1
1
作者 王德法 刘乐全 +1 位作者 欧阳述昕 叶金花 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期1-6,共6页
通过人工光合成技术把二氧化碳转换成碳氢化合物燃料,是人类梦寐以求的一种太阳能化学转化和利用的理想技术,近年来受到科学界和工业界越来越广泛的关注。从以下3个技术途径综述了近年来基于半导体和纳米金属的宽光谱响应高效人工光合... 通过人工光合成技术把二氧化碳转换成碳氢化合物燃料,是人类梦寐以求的一种太阳能化学转化和利用的理想技术,近年来受到科学界和工业界越来越广泛的关注。从以下3个技术途径综述了近年来基于半导体和纳米金属的宽光谱响应高效人工光合成材料体系的构建与应用:(1)从人工光合成热力学条件出发,基于半导体能带工程设计制备新型高效人工光合成材料;(2)利用纳米贵金属表面等离子共振效应,设计和制备基于纳米金属的宽广谱响应人工光合成体系,可以有效拓展其光吸收范围至近红外区;(3)利用Ⅷ过度族金属光热效应,设计与制备基于Ⅷ族金属纳米粒子的全光谱响应人工光合成体系,可以有效拓展光吸收范围至红外区,使人工光合成体系具有全光谱响应。特别关注在上述人工光合成材料体系中非极性CO_2分子活化、表/界面现象及光化学反应微观机制,为开发高效人工光合成材料体系提供理论和实验依据。 展开更多
关键词 综述 人工光合成 半导体 能带工程 纳米金属 等离子体共振效应 热效应
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地外人工光合成装置研制与试验 被引量:6
2
作者 冯德强 张策 +5 位作者 姜文君 李龙 杨东升 赖小明 宋坚 姚伟 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期13-22,共10页
原位资源利用技术是地外生命保障体系构建、实现人类地外生存的有效途径,是载人深空探索的核心技术。基于微通道技术的人工光合成反应器,采用流动反应器设计,用于低微重力等特殊环境条件下模拟人工光合作用,实现CO2向O2和含碳燃料的转... 原位资源利用技术是地外生命保障体系构建、实现人类地外生存的有效途径,是载人深空探索的核心技术。基于微通道技术的人工光合成反应器,采用流动反应器设计,用于低微重力等特殊环境条件下模拟人工光合作用,实现CO2向O2和含碳燃料的转化。微通道芯片通过气液剪切作用力使气体反应产物快速脱离电极表面并随反应介质排出反应器,理论上可以克服微重力条件对反应过程的影响,尚需进行微重力试验进行验证。同时,微通道结构可以通过精确控制反应气液的压力、流速、流量比等反应条件,获得优化的反应条件。通过地面试验,验证了该反应器将CO2还原为O2和含碳化合物的功能可行性。以Au和Ir/C作为阴极和阳极材料,3 V电压条件下,O2产率可达11.74 mL/h。此外,基于人工光合成反应器搭建了集反应模块、控制模块、流路驱动模块以及检测模块等于一体的地外人工光合成装置,形成原位反应、介质供给、精确控制、在线收集和检测等功能一体化的系统,并实现CO2有效转换和O2供给。为后续技术成熟度更高的反应装置研制、高产物选择性的含碳化合物转化以及人工光合成反应装置在轨试验奠定了理论和实践基础。 展开更多
关键词 地外生存 原位资源利用 人工光合成装置 二氧化碳还原 电催化
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地外人工光合成材料研究进展 被引量:1
3
作者 姚颖方 张策 +3 位作者 吴聪萍 罗文俊 姚伟 邹志刚 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期14-23,共10页
太空探索已成为人类共同目标,重返月球、载人火星等人类历史上的重大里程碑任务已逐步实施。如何实现地外极端环境下人类生存和发展已成为载人太空探索的基本能力和基础技术。由南京大学和钱学森空间技术实验室提出的地外人工光合成技术... 太空探索已成为人类共同目标,重返月球、载人火星等人类历史上的重大里程碑任务已逐步实施。如何实现地外极端环境下人类生存和发展已成为载人太空探索的基本能力和基础技术。由南京大学和钱学森空间技术实验室提出的地外人工光合成技术,模拟地球绿色植物的自然光合作用,利用密闭空间废弃资源或地外天体环境中丰富的资源,通过光电催化方法原位、加速、可控地将二氧化碳转化成为氧气和含碳燃料,大幅度降低载人航天器的物资供应需求,支撑可承受、可持续的载人深空探索。本文回顾了近年来国际航空航天领域利用二氧化碳转换生成氧气和碳氢燃料的现有方法,并深入探讨面向地外原位资源利用的人工光合成材料研究进展,期望深化对地外人工光合成材料与技术的认知,有力支撑载人航天发展。 展开更多
关键词 地外人工光合成 CO2转换 电催化 能带调控 材料结构
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健康照明技术实践——人工光合成
4
作者 孙彦 《中国照明电器》 2023年第10期23-26,共4页
有人说我们即将迎来智能照明元年;有人说,我们自从走入了LED为代表的半导体照明时代,跨行融合、向人工智能靠拢势在必行……以人为本的产品及其方案的设计理念推动并改造传统自然物理世界的人工技术不断进化:例如与智能相对应的人工智能... 有人说我们即将迎来智能照明元年;有人说,我们自从走入了LED为代表的半导体照明时代,跨行融合、向人工智能靠拢势在必行……以人为本的产品及其方案的设计理念推动并改造传统自然物理世界的人工技术不断进化:例如与智能相对应的人工智能;与器官相对应的人工器官。而与同样属于自然物理世界的光合成相对应的人工光合成技术,已经经历了向自然太阳光“学习”(热辐射照明)、“模拟仿真”(气体放电照明)、“超越活用”(半导体照明)三个关键阶段。综上所述,LED仅仅是开始,我们正处在“人工光合成”的超越活用阶段,以光催化新材料为核心的专用领域“人工光合成1.0”,随着LED光谱调制技术的日益成熟,正向可见光触发为核心的通用“人工光合成2.0”升级进化,属于人工光的时代已到,未来已至。 展开更多
关键词 健康照明 LED 人工光合成
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人工光合成太阳燃料制备途径及规模化 被引量:6
5
作者 李仁贵 李灿 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第23期105-112,共8页
从人工光合成太阳燃料的基本概念和反应过程、规模化太阳能分解水制氢的主要途径和可行性分析、人工光合成液态太阳燃料甲醇的技术路径及应用前景等方面,分析了人工光合成领域的发展现状。仿习自然光合作用基本过程,提出了通过“光反应... 从人工光合成太阳燃料的基本概念和反应过程、规模化太阳能分解水制氢的主要途径和可行性分析、人工光合成液态太阳燃料甲醇的技术路径及应用前景等方面,分析了人工光合成领域的发展现状。仿习自然光合作用基本过程,提出了通过“光反应”和“暗反应”耦合实现规模化人工光合成太阳燃料的新途径。 展开更多
关键词 人工光合成 太阳能分解水制氢 太阳燃料
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人工光合成机理的时空分辨光谱研究进展
6
作者 王秀丽 范峰滔 李灿 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第23期128-137,共10页
综述了时空分辨光谱技术在人工光合成机理研究中的主要结果和最新进展,揭示了人工光合成中光生电子和空穴的分离、复合和反应等过程,利用成像光谱直接观测光生电荷的空间分布及其作用规律。时空分辨光谱的表征结果很好地解释了催化剂晶... 综述了时空分辨光谱技术在人工光合成机理研究中的主要结果和最新进展,揭示了人工光合成中光生电子和空穴的分离、复合和反应等过程,利用成像光谱直接观测光生电荷的空间分布及其作用规律。时空分辨光谱的表征结果很好地解释了催化剂晶相、助催化剂的担载、相结结构的构筑晶面调控等策略在光电催化过程中的作用机制. 展开更多
关键词 人工光合成机理 时间分辨 空间分辨 电催化机理
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人工光合成制氢 被引量:2
7
作者 陈雅静 李旭兵 +1 位作者 佟振合 吴骊珠 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2019年第1期38-49,共12页
氢气的燃烧热值高(285.8 kJ/mol),且燃烧时只生成水不生成任何污染物,被认为是理想的能源载体。模拟自然界光合作用系统活性中心的结构和功能,利用光催化分解水制取氢气是将太阳能转换为化学能的重要方式,也是人工光合成的重要内容。本... 氢气的燃烧热值高(285.8 kJ/mol),且燃烧时只生成水不生成任何污染物,被认为是理想的能源载体。模拟自然界光合作用系统活性中心的结构和功能,利用光催化分解水制取氢气是将太阳能转换为化学能的重要方式,也是人工光合成的重要内容。本文对近年来国内外人工光合成制氢领域取得的重要进展进行了总结,并对人工光合成制氢的发展趋势和前景进行了展望。 展开更多
关键词 太阳能 人工光合成 制氢 分解水 有机转换
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量子点人工光合成化学转换研究进展 被引量:1
8
作者 高小雅 李旭兵 +1 位作者 佟振合 吴骊珠 《化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期10-15,共6页
利用半导体量子点为光催化剂通过人工光合成的方式把H2O或CO2转化为H2或CO从而获得氢气或其他太阳能燃料,被认为是解决能源和环境危机的有效途径。量子点由于其独特的光物理和光化学性质(如优异的吸光能力、可调的能带结构、多激子生成... 利用半导体量子点为光催化剂通过人工光合成的方式把H2O或CO2转化为H2或CO从而获得氢气或其他太阳能燃料,被认为是解决能源和环境危机的有效途径。量子点由于其独特的光物理和光化学性质(如优异的吸光能力、可调的能带结构、多激子生成、表面丰富的活性位点等)在人工光合成化学转换领域受到了广泛的关注。本文总结了近年来作者团队在量子点人工光合成领域取得的进展,并对该领域的前景进行了展望。 展开更多
关键词 量子点 人工光合成 催化制氢 催化CO2还原 有机转换
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量子点人工光合成制氢研究进展
9
作者 王景豪 南小磊 +4 位作者 吴昊林 李旭兵 陈彬 佟振合 吴骊珠 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第23期62-74,共13页
综述了本研究组近年来量子点人工光合成制氢体系的研究进展,重点从量子点与氢化酶模拟化合物、量子点与过渡金属离子、量子点敏化光阴极3个方面分析了影响制氢效率的主要因素,指出对光生电荷(电子和空穴)的有效捕获是提高人工光合成分... 综述了本研究组近年来量子点人工光合成制氢体系的研究进展,重点从量子点与氢化酶模拟化合物、量子点与过渡金属离子、量子点敏化光阴极3个方面分析了影响制氢效率的主要因素,指出对光生电荷(电子和空穴)的有效捕获是提高人工光合成分解水制氢效率的关键,并展望了未来人工光合成发展方向。 展开更多
关键词 人工光合成 量子点 氢气 分解水
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双向主客体作用促进水溶液中选择性光催化CO_(2)还原与醇氧化
10
作者 张雯 宋彩彩 +4 位作者 王嘉蔚 蔡舒婷 高梦语 冯有祥 鲁统部 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第9期176-186,共11页
CO_(2)还原与H_(2)O氧化耦合被认为是将太阳能转化为化学能的理想方法.然而,H_(2)O氧化反应的显著动力学障碍限制了该类反应的转化效率.此外,额外的电子牺牲剂的消耗不仅在经济上不可行,而且浪费了光生空穴的氧化能力.因此,将CO_(2)还... CO_(2)还原与H_(2)O氧化耦合被认为是将太阳能转化为化学能的理想方法.然而,H_(2)O氧化反应的显著动力学障碍限制了该类反应的转化效率.此外,额外的电子牺牲剂的消耗不仅在经济上不可行,而且浪费了光生空穴的氧化能力.因此,将CO_(2)还原与有机物的有效氧化相结合将是有效利用太阳能和解决能源危机的有效途径之一.对于包含光敏剂、催化剂和反应底物的离散光催化体系来说,电子转移效率主要由离散组分之间的扩散过程控制.为了提高光反应组分之间的电子转移效率,研究人员尝试通过共价键在催化剂和光敏剂之间建立“桥梁”,从而获得更快的电子转移速率.然而,该类体系存在合成过程复杂、共价键断裂及使用贵金属等问题.与共价键相比,非共价体系更便于合成,且具有更好的稳定性.本文利用双向主客体相互作用构筑高效光催化体系,其中水溶性β-环糊精修饰的CdS纳米晶与CoTPP(助催化剂)和有机醇(反应底物)均通过非共价主客体作用连接,促使光生电子和光生空穴的同步快速消耗.核磁共振氢谱结果表明,环糊精作为主体分子可以识别客体分子四苯基卟啉钴与呋喃醇.利用Job曲线测得环糊精与四苯基卟啉钴以及呋喃醇的键合比分别为2:1和1:1.紫外-可见吸收光谱结果表明,环糊精与四苯基卟啉钴以及呋喃醇之间存在不同强度的主客体键合.光催化CO_(2)还原反应与呋喃醇氧化性能测试结果表明,与无配体的Cd S纳米晶(CdS-BF_(4))以及其它配体(油酸、2-巯基乙醇和硫代甘油)修饰的Cd S纳米晶相比,环糊精修饰的CdS-CD纳米晶在水相中表现出更高的CO_(2)还原为HCOOH的活性与选择性,同时,表现出最佳的呋喃醇氧化活性与选择性.相反,表面无配体的Cd S-BF4纳米晶活性较低,且有严重的析氢副反应发生.为了更好地理解双向主客体相互作用对光反应性能的贡献,利用一系列稳态和瞬态荧光光谱实验研究了三个组分之间的电子转移过程.结果表明,CdS-CD与Co TPP之间以及Cd S-CD与呋喃醇之间的双向主客体相互作用可以有效促进这些组分之间的电子转移过程.原位漫反射傅立叶变换红外光谱和密度泛函理论研究表明,随着光辐射时间的增加,HCOO*信号逐渐增强.电子顺磁共振波谱结果表明,在光催化呋喃醇氧化的过程中产生了呋喃醇苄基自由基.在以上光还原和光氧化的全反应过程中,双向主客体作用同时将助催化剂和反应物聚集在吸光物质Cd SNCs表面,这对于促进快速电子/空穴转移和随后的氧化还原反应发挥着关键作用.综上所述,选择合适的有机物不仅可以促进光还原反应的发生,还可以生产更高附加值的化学品.本文采用双向主客体策略构建新型的人工光合作用系统,为构建具有实际应用潜能的人工光合作用系统提供了新的思路. 展开更多
关键词 人工光合成 主客体相互作用 CO_(2)还原 醇氧化 快速电子转移
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半导体纳米复合材料的制备及其光电催化CO2还原
11
作者 吴宁然 田恩麟 +3 位作者 赵创源 沈永雯 惠新平 景欢旺 《大学化学》 CAS 2020年第4期66-71,共6页
本实验通过模拟植物光合作用,设计制备了新颖的光电联合催化池3D-ZnO/Ni BiVO4/FTO,用电化学沉积法制备了泡沫镍负载的ZnO纳米棒光电阴极和BiVO4光电阳极,以0.1 mol·L^−1 KHCO3水溶液作为电解质,1 mmol·L^−1曙红Y为光敏剂,在−... 本实验通过模拟植物光合作用,设计制备了新颖的光电联合催化池3D-ZnO/Ni BiVO4/FTO,用电化学沉积法制备了泡沫镍负载的ZnO纳米棒光电阴极和BiVO4光电阳极,以0.1 mol·L^−1 KHCO3水溶液作为电解质,1 mmol·L^−1曙红Y为光敏剂,在−0.6 V硅太阳电池的电压下光电催化还原CO2得到了乙醇、乙酸和甲醇,总产率22.5μmol·L^−1·h^−1·cm^−2。实现了将太阳能贮存为化学能并减少了空气中的CO2,加深了学生对绿色化学和植物Calvin循环机理的理解。 展开更多
关键词 纳米半导体复合材料 电催化 氧化锌 人工光合成
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单原子催化:追寻催化领域的“圣杯”
12
作者 王思恺 闵祥婷 +2 位作者 乔波涛 颜宁 张涛 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第9期1-13,共13页
在催化领域,“圣杯”反应是指对人类未来具有显著的科学、经济和环境可持续性价值的反应.这些反应利用地球上丰富易得的资源,如CH_(4),H_(2)O,CO_(2)和N_(2)等,生产各种有价值的化工产品.尽管意义重大,但由于反应物的化学惰性和产物相... 在催化领域,“圣杯”反应是指对人类未来具有显著的科学、经济和环境可持续性价值的反应.这些反应利用地球上丰富易得的资源,如CH_(4),H_(2)O,CO_(2)和N_(2)等,生产各种有价值的化工产品.尽管意义重大,但由于反应物的化学惰性和产物相对活泼的特点,反应的转化率通常较低,对目标产物的选择性较差.目前,降低“圣杯”反应的活化能垒仍然是一个巨大的挑战,需要开发新型催化剂来应对以上挑战.单原子催化剂(SAC)含有部分带电的金属单原子物种,具有明确的、可调的结构,是一类很有前途的负载型催化剂,不仅可以提升催化性能,也为深入了解反应机制和构效关系提供便利.本文总结和评价了SAC在五个“圣杯”反应中的最新应用.围绕甲烷活化,介绍了甲烷温和氧化制甲醇和无氧甲烷偶联两类反应.热催化甲烷氧化通常需要引入共还原剂来提升催化活性,因此所采用的SAC通过多位点协同作用,实现串联催化过程以有效活化甲烷;而光催化过程则可在无共还原剂的情况下,通过不同单原子金属位点(如Au,Pd,Fe,W)与水或O_(2)的作用,产生活性氧物种,实现甲烷活化.目前用于甲烷氧化的SAC仍缺乏统一的设计和优化标准,在效率提升和机理研究等方面有很大发展空间.对于无氧甲烷偶联反应,目前开发的SAC主要有Fe,Pt和Pd基催化剂,其中单原子位点有助于抑制积碳,提升性能稳定性和产物选择性.然而,部分SAC在高温无氧气氛下难以维持其单原子结构,仍需进一步探索和优化.随后介绍了两种人工光合成反应,即水分解产氢和CO_(2)还原.对于光催化产氢,SAC独特且结构明确的位点可显著提升产氢乃至全解水的性能,也可用于产氢机理的深入研究.对于光催化CO_(2)还原,重点介绍了对生成CO,CH_(4)和CH_3OH具有高选择性的SAC,其中,单原子位点对于调节小分子中间体的吸附起到了重要作用,从而影响了选择性.许多用于人工光合成的SAC存在不止一种催化位点,这些位点可以协同提升目标反应的效率.最后,展示了SAC用于氮气活化合成氨的研究进展,大多采用非贵金属位点(如Fe,Co和La),通过特定的配位结构实现与N_(2)的特殊作用,以有效削弱N≡N键强度.本文最后总结了SAC在“圣杯”反应中的优势和面临的诸多挑战,并提出了该领域未来可能的发展方向,其中包括深入探究机理和构效关系,结合先进信息技术高效筛选符合条件的催化剂,以及设计新型催化位点以扩大催化材料的应用领域. 展开更多
关键词 单原子催化剂 人工光合成 选择性甲烷氧化 无氧甲烷偶联 催化制氢 二氧化碳还原 氮气活化
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地外二氧化碳转化利用技术研究现状与展望 被引量:4
13
作者 刘释元 张策 +3 位作者 尹钊 杨金禄 姚伟 杨孟飞 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2022年第6期1-11,共11页
为有效解决未来长期载人地外生存面临的物资供给等关键问题,获得更高的氧回收率、能量转化效率和更低的应用成本,亟须发展更高效的地外二氧化碳转化利用技术。文章总结了地外二氧化碳利用的发展现状并分析了近期的研究进展,发现不同技... 为有效解决未来长期载人地外生存面临的物资供给等关键问题,获得更高的氧回收率、能量转化效率和更低的应用成本,亟须发展更高效的地外二氧化碳转化利用技术。文章总结了地外二氧化碳利用的发展现状并分析了近期的研究进展,发现不同技术之间差异大,在航天应用过程中,需充分考虑地外环境限制因素,以选用更合适的技术。空间站上已搭载的Sabatier装置和火星车上的MOXIE装置初步实现了地外二氧化碳还原。以“地外人工光合成”为代表的常温二氧化碳转化技术可为地外环控生保提供新路线。其不仅能够实现地外氧气供给,还可获得甲酸、乙烯和甲烷等有机分子作为燃料或生物转化原料。随着相关基础研究的不断发展,有望实现二氧化碳的高效转化和高附加值有机物、甚至碳糖食物的生产。地外二氧化碳转化利用技术的发展,将实现地外密闭环境下的废弃资源利用与物质循环,降低载人空间站、载人深空飞船的物资供应需求,也将为原位资源利用火星大气中的二氧化碳提供创新思路,以支撑未来可承受、可持续的地外生存任务。 展开更多
关键词 二氧化碳还原 制氧 地外人工光合成 Sabatier反应 地外生存 原位资源利用
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Artificial photosynthetic starch from liquid sunshine 被引量:1
14
作者 Wangyin Wang 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第4期895-897,共3页
Artificial photosynthetic solar fuels and foodstuffs are an effective and attractive approach for sustaining our society in a green and low‐carbon manner.Although it is a big challenge to develop science and technolo... Artificial photosynthetic solar fuels and foodstuffs are an effective and attractive approach for sustaining our society in a green and low‐carbon manner.Although it is a big challenge to develop science and technology of solar energy conversion,solar fuels including green hydrogen and liquid sunshine such as methanol produced via artificial photosynthesis are an important pathway to reduce the dependence on fossil fuels and the emission of carbon dioxide[1].Artificial photosynthetic systems aim to the efficient conversion of solar energy with water and carbon dioxide into the stable,energy‐dense carriers for chemical industrial supply chains.Furthermore,the advanced foodstuffs,such as biological macromolecules including starch and protein via artificial photosynthesis,will play an important role in animal feed and food industrial feedstock in the future.Therefore,artificial photosynthetic technologies for carbon dioxide conversion and utilization have shed light on the roadmap to move forward to carbon neutrality. 展开更多
关键词 人工光合成 淀粉 液态阳 甲醇 二氧化碳
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自然光合与人工光合杂化体系研究进展
15
作者 王旺银 张亚静 李灿 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第23期94-104,共11页
基于人工和自然光合成中的科学问题,概述了光合作用中光能转化以及CO2固定过程,并综述了光合膜蛋白、酶催化和全细胞耦合的自然-人工杂化光合体系的研究进展。提出通过自然与人工光合体系之耦合,认识和学习自然光合作用中太阳能转化的... 基于人工和自然光合成中的科学问题,概述了光合作用中光能转化以及CO2固定过程,并综述了光合膜蛋白、酶催化和全细胞耦合的自然-人工杂化光合体系的研究进展。提出通过自然与人工光合体系之耦合,认识和学习自然光合作用中太阳能转化的基础科学,从结构仿生与功能仿生工方面道法自然,发展高效的人工光合成体系。 展开更多
关键词 合作用 人工光合成 太阳燃料
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共价有机框架材料在光催化CO_(2)还原中的应用 被引量:4
16
作者 刘雨菲 张蜜 +1 位作者 路猛 兰亚乾 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第3期349-359,共11页
全球范围内化石燃料的大量消耗导致了能源危机,同时其所排放的CO_(2)等温室气体使环境问题日渐突出。将CO_(2)等废气进一步转化为高附加值燃料是解决能源与环境问题的理想方案。利用取之不尽的太阳能作为能源实现光催化CO_(2)还原为能... 全球范围内化石燃料的大量消耗导致了能源危机,同时其所排放的CO_(2)等温室气体使环境问题日渐突出。将CO_(2)等废气进一步转化为高附加值燃料是解决能源与环境问题的理想方案。利用取之不尽的太阳能作为能源实现光催化CO_(2)还原为能源化合物被认为是有效解决此问题的最佳途径之一。共价有机框架材料(COFs)是一类新型晶态多孔有机聚合物材料,具有结构稳定性、可设计性和结构多样化的特征,因此在光催化CO_(2)还原领域表现出了巨大潜力。本文概述了近年来COFs在光催化CO_(2)还原领域中的催化应用研究进展,包括引入不同金属离子提供活性位点、增加光敏性官能团提高其对可见光利用率等方法。最后对以COFs材料为光催化CO_(2)还原催化剂的研究进行了总结和展望,我们认为更进一步的新材料合成、修饰与催化机理研究仍是前景广阔的研究领域。 展开更多
关键词 共价有机框架材料 催化 CO_(2)还原 人工光合成
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保护环境、节约能源
17
作者 张红 徐越 《应用能源技术》 2004年第1期38-39,共2页
针对CO2 大量增加 ,造成环境恶化 ,酸雨扩大 ,资源的净化能力降低 ,温室效应使全球气温变暖 ,危害人类生存条件的实际 ,为保护生存环境 ,防止温室效应 ,提出固定CO2 使其成为再生能源的办法 ,对于探索促进CO2
关键词 C02固定法 节约能源 环境保护 温室效应 人工光合成
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Photocatalytic nitrogen fixation: An attractive approach for artificial photocatalysis 被引量:11
18
作者 Rengui Li 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1180-1188,共9页
Ammonia synthesis via the Haber-Bosch process, which has been heralded as the most important invention of the 20 th century, consumes massive amounts of energy, around 1%–2% of the world’s annual energy... Ammonia synthesis via the Haber-Bosch process, which has been heralded as the most important invention of the 20 th century, consumes massive amounts of energy, around 1%–2% of the world’s annual energy consumption. Developing green and sustainable strategies for NH3 synthesis under ambient conditions, using renewable energy, is strongly desired, by both industrial and sci-entific researchers. Artificial photosynthesis for ammonia synthesis, which has recently attracted significant attention, directly produces NH3 from sunlight, and N2 and H2O via photocatalysis. This has been regarded as an ideal, energy-saving and environmentally-benign process for NH3 produc-tion because it can be performed under normal temperature and atmospheric pressure using re-newable solar energy. Although sustainable developments have been achieved since the pioneering work in 1977, many challenging issues(e.g., adsorption and activation of nitrogen molecules on the surface of photocatalysts under mild conditions) have still not been well solved and the photocata-lytic activities are generally low. In this miniature review, I summarize the most recent progress of photocatalytic N2 fixation for ammonia synthesis, focusing specifically on two attractive aspects for adsorption and activation of nitrogen molecules: one is engineering of oxygen vacancies, and the other is mimicking natural nitrogenase for constructing artificial systems for N2 fixation. Several representative works focusing on these aspects in artificial systems have been reported recently, and it has been demonstrated that both factors play more significant roles in photocatalytic N2 re-duction and fixation under ambient conditions. At the end of the review, I also give some remarks and perspective on the existing challenges and future directions in this field. 展开更多
关键词 PHOTOCATALYSIS Nitrogen fixation Ammonia synthesis Artificial photosynthesis
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Photoelectrocatalytic CO2 reduction based on metalloporphyrin-modified TiO2 photocathode 被引量:4
19
作者 Yapeng Dong Rong Nie +4 位作者 Jixian Wang Xiaogang Yu Pengcheng Tu Jiazang Chen Huanwang Jing 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1222-1230,共9页
The conversion of CO2 and water to value-added chemicals under sunlight irradiation, especially by photoelectrocatalytic reduction process, is always a dream for human beings. A new artificial photosynthesis system co... The conversion of CO2 and water to value-added chemicals under sunlight irradiation, especially by photoelectrocatalytic reduction process, is always a dream for human beings. A new artificial photosynthesis system composed of a metalloporphyrin-functionalized TiO2 photocathode and BiVO4 photoanode can efficiently transform CO2 and water to methanol, which is accompanied by oxygen release. This photoelectrocatalytic system smoothly produces methanol at a rate of 55.5 μM h^–1 cm^– 2, with 0.6 V being the membrane voltage in plants. The production of hydrogen can also be observed when the voltage is more than 0.75 V, due to photocatalysis. Our results evidently indicate that the molecules of metalloporphyrin attached onto the surface of anatase (TiO2) behave as chlorophyll, NADP, and Calvin cycle in plant cells. 展开更多
关键词 Artificial photosynthesis Carbon dioxide reduction PHOTOELECTROCATALYSIS METALLOPORPHYRIN Titanium dioxide
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Visible‐light‐driven nonsacrificial hydrogen evolution by modified carbon nitride photocatalysts 被引量:2
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作者 Shunta Nishioka Kengo Shibata +2 位作者 Yugo Miseki Kazuhiro Sayama Kazuhiko Maeda 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第9期2316-2320,共5页
Pt‐loaded graphitic carbon nitride(g‐C_(3)N_(4))is known to be a good photocatalyst for H_(2) evolution under visible light.In most cases,however,sacrificial electron donors such as triethanolamine are required for ... Pt‐loaded graphitic carbon nitride(g‐C_(3)N_(4))is known to be a good photocatalyst for H_(2) evolution under visible light.In most cases,however,sacrificial electron donors such as triethanolamine are required for the water‐splitting operation,and nonsacrificial H_(2) evolution by g‐C_(3)N_(4) remains a challenge.In this work,we investigated the photocatalytic activities of carbon nitride nanosheet(NS‐C_(3)N_(4)),which was prepared by thermal treatment of urea,for nonsacrificial H_(2) evolution using reversible electron donors under visible light(λ>400 nm).Whereas Pt‐loaded NS‐C_(3)N_(4) did not produce H_(2) from aqueous solutions containing I−,Fe^(2+),or[Fe(CN)_(6)]^(4−),modification of the Pt/NS‐C_(3)N_(4) photocatalyst with CrO_(x) led to observable H_(2) evolution.Transmission electron microscopy observations and energy‐dispersive X‐ray spectroscopic analysis suggested that a Pt‐core/CrO_(x)‐shell structure was formed on the NS‐C_(3)N_(4).The CrO_(x)/Pt/NS‐C_(3)N_(4) served as a H_(2)‐evolution photocatalyst for visible‐light‐driven Z‐scheme overall water splitting,in combination with a modified WO_(3) photocatalyst,in the presence of a[Fe(CN)_(6)]^(3−/4−)redox mediator. 展开更多
关键词 Artificial photosynthesis Solar fuels Water splitting
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