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光催化还原二氧化碳全反应的研究进展 被引量:12
1
作者 叶朕 罗皓霖 +1 位作者 江治 上官文峰 《分子催化》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期174-186,共13页
通过光催化将二氧化碳(CO_(2))还原为可持续的绿色太阳能燃料是同时解决环境问题和能源危机的极具前景的方案.尽管迄今为止已经进行了广泛的研究,但实现高转化率、高选择性和高稳定性的光催化二氧化碳还原仍有许多障碍.如将水作为电子... 通过光催化将二氧化碳(CO_(2))还原为可持续的绿色太阳能燃料是同时解决环境问题和能源危机的极具前景的方案.尽管迄今为止已经进行了广泛的研究,但实现高转化率、高选择性和高稳定性的光催化二氧化碳还原仍有许多障碍.如将水作为电子供体而非牺牲试剂,能够使反应的吉布斯自由能变ΔG>0,这对于真正实现理想化的人工光合作用至关重要,但同时也会为光催化还原CO_(2)体系带来更多的挑战.我们首先简要介绍了光催化还原CO_(2)的机理与挑战,而后根据目前光催化还原CO_(2)在无牺牲剂体系中出现的问题总结了对应的策略以及最新的研究进展,包括能带结构的调整、助催化剂的负载、异质结的构建、MOFs与COFs材料的设计等方面,最后对目前仍未解决的问题以及未来实现工业化应用的阻碍进行了总结. 展开更多
关键词 光催化 二氧化碳还原 人工光合作用
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混合植物染料敏化的太阳能电池性能 被引量:12
2
作者 刘宝琦 赵晓鹏 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期184-187,共4页
采用植物染料叶绿素和叶黄素,模拟光合作用的光电转化,以单独和混合等方式敏化纳晶多孔Ti O2膜电极,制备了太阳能光化学电池.测试电池的输出特性发现,叶绿素和叶黄素以不同浓度混合后敏化的电池转化效率η为叶绿素和叶黄素单独敏化时的... 采用植物染料叶绿素和叶黄素,模拟光合作用的光电转化,以单独和混合等方式敏化纳晶多孔Ti O2膜电极,制备了太阳能光化学电池.测试电池的输出特性发现,叶绿素和叶黄素以不同浓度混合后敏化的电池转化效率η为叶绿素和叶黄素单独敏化时的5.8倍和1.4倍,最大输出功率Wopt为叶绿素和叶黄素单独敏化时的5.7倍和1.4倍.混合染料敏化表现出明显的非线性叠加效应,其效能超过两种染料分别敏化时的线性叠加.混合染料的协同效应对提高电池转化效率,获取高效、廉价、环保能源具有重要意义. 展开更多
关键词 植物染料 太阳能电池 人工光合作用
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人工光合作用 被引量:13
3
作者 李晓慧 范同祥 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1841-1853,共13页
人工光合作用是模拟自然界的光合作用过程,设计制备人工光催化体系,以达到高效吸收、转化和储存太阳能的目的。本文从自然界的光合作用过程出发,综述了国内外人工光合作用的最新研究进展。从基本原理、常用体系和能量转换效率等方面入手... 人工光合作用是模拟自然界的光合作用过程,设计制备人工光催化体系,以达到高效吸收、转化和储存太阳能的目的。本文从自然界的光合作用过程出发,综述了国内外人工光合作用的最新研究进展。从基本原理、常用体系和能量转换效率等方面入手,系统介绍了两种人工光合作用体系:模拟自然光合作用系统的超分子和无机半导体光催化体系。在此基础上,分析当前研究中存在的问题,并提出改进能量转换效率的可能对策,最后评述了人工光合作用的发展趋势和应用前景。 展开更多
关键词 人工光合作用 光解水制氢 超分子 无机半导体
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Pushing the activity of CO2 electroreduction by system engineering 被引量:9
4
作者 Hao Shen Zhengxiang Gu Gengfeng Zheng 《Science Bulletin》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第24期1805-1816,共12页
As a promising technology that may solve global environmental challenges and enable intermittent renewable energy storage as well as zero-carbon-emission energy cycling, the carbon dioxide reduction reaction has been ... As a promising technology that may solve global environmental challenges and enable intermittent renewable energy storage as well as zero-carbon-emission energy cycling, the carbon dioxide reduction reaction has been extensively studied in the past several years. Beyond the fruitful progresses and innovations in catalysts, the system engineering-based research on the full carbon dioxide reduction reaction is urgently needed toward the industrial application. In this review, we summarize and discuss recent works on the innovations in the reactor architectures and optimizations based on system engineering in carbon dioxide reduction reaction. Some challenges and future trends in this field are further discussed, especially on the system engineering factors. 展开更多
关键词 CO2 reduction ELECTROCATALYSIS Flow-cell electrolyzer Catalytic reactor engineering artificial photosynthesis
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展望人工光合作用 被引量:7
5
作者 许大全 陈根云 《植物生理学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1145-1158,共14页
如果把陆生植物和水体中的蓝细菌、藻类的光合作用定义为"自然光合作用"的话,那么依据其原理或灵感研发的人造装置例如"人工叶"、"光电化学电池"和"光生物反应器"等将太阳能转化为化学能并贮... 如果把陆生植物和水体中的蓝细菌、藻类的光合作用定义为"自然光合作用"的话,那么依据其原理或灵感研发的人造装置例如"人工叶"、"光电化学电池"和"光生物反应器"等将太阳能转化为化学能并贮存于食物或燃料(例如H_2)中的过程,就是"人工光合作用"。由于光合作用效率低下和常常受环境条件的严重制约以及水体中大量生物质难以收获利用,自然光合作用远不能满足人类社会的需要。人工光合作用如此富有魅力,充满希望,看来是解决当今世界面临的粮食、能源和环境或全球气候变化三大急迫问题的必由之路。为了激发更多人的兴趣,促进人工光合作用研究的发展,本文简要介绍它的重要意义和过去十多年来该研究领域特别是人工光能制氢和人工CO_2还原等方面的重要进展。 展开更多
关键词 自然光合作用 人工光合作用 人工光催化的氢生产 人工二氧化碳还原 人工叶 光电化学电池 光生物反应器
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基于无机材料-微生物复合的半人工光合作用 被引量:9
6
作者 熊威 冯建勇 +3 位作者 马为民 赵劲 李朝升 邹志刚 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1521-1534,共14页
基于无机材料-微生物复合半人工光合系统是在自然光合作用和人工光合作用研究进展到一定阶段,为克服各自的缺陷,实现微生物与无机材料优势互补而发展出来的一种研究体系。该体系的主要优势是将微生物的催化选择性与无机材料的光响应性... 基于无机材料-微生物复合半人工光合系统是在自然光合作用和人工光合作用研究进展到一定阶段,为克服各自的缺陷,实现微生物与无机材料优势互补而发展出来的一种研究体系。该体系的主要优势是将微生物的催化选择性与无机材料的光响应性结合起来,旨在解决人工光合作用体系催化选择性差的问题。目前,可以通过光催化剂-微生物复合和电极-微生物复合来实现基于无机材料-微生物复合的半人工光合作用。本文围绕基于无机材料-微生物复合的半人工光合作用,依次从半人工水氧化、半人工光合还原和材料-微生物界面等方面做了系统的阐述,重点介绍基于电极-微生物复合的半人工光合体系研究进展,对基于无机材料-微生物复合的半人工光合作用的领域现状做了分析和总结,并且对该领域的前景进行了展望。 展开更多
关键词 无机材料 人工光合 微生物 光催化 生物催化
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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
7
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 光催化 CO_(2)还原 人工光合成
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海-陆交互作用与海岸带碳中和农业驱动
8
作者 周启星 王辉 欧阳少虎 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-10,共10页
海岸带既是生态脆弱区也是低碳农业发展“前哨”。推动和发展碳中和农业符合时代所需,也符合绿色、可持续发展理念。基于此,本文阐述了在海岸带区域发展碳中和农业的相关问题和重要性。首先,本文阐释了海陆交互作用以及海岸带碳中和农... 海岸带既是生态脆弱区也是低碳农业发展“前哨”。推动和发展碳中和农业符合时代所需,也符合绿色、可持续发展理念。基于此,本文阐述了在海岸带区域发展碳中和农业的相关问题和重要性。首先,本文阐释了海陆交互作用以及海岸带碳中和农业发展理念;然后,分析了海岸带碳中和农业驱动中的碳中和农业生物、人工光合作用与农业驱动以及该理念的工程化应用问题;最后,深入剖析了如何识别海岸带农业核心碳汇,包括原位监测、同位素标记与统计学分析方法,并在此基础上提出了农业碳汇增强技术,为后续海岸带碳中和农业的构建、发展和实践提供参考,同时对促进脆弱的海岸带生态系统的保护和绿色低碳农业的发展具有重要意义。 展开更多
关键词 碳中和农业 海岸带 海陆交互作用 可持续发展 人工光合作用
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光催化-微生物耦合固碳研究进展 被引量:5
9
作者 郭禹曼 洪学明 +1 位作者 樊彬 吕永琴 《生物加工过程》 CAS 2022年第2期148-159,共12页
CO_(2)作为主要的温室气体之一,它的大量排放是引起全球变暖等环境问题的主要因素。同时,CO_(2)也是大气中储量丰富、可再生的碳源,可以用于含碳燃料及化工产品的生产。因此,实现CO_(2)的捕集及转化是缓解全球环境和能源危机的重要途径... CO_(2)作为主要的温室气体之一,它的大量排放是引起全球变暖等环境问题的主要因素。同时,CO_(2)也是大气中储量丰富、可再生的碳源,可以用于含碳燃料及化工产品的生产。因此,实现CO_(2)的捕集及转化是缓解全球环境和能源危机的重要途径。受自然界光合作用的启发,国内外研究者将半导体材料的高光电转换效率和微生物全细胞代谢途径的高选择性有机结合,构建光催化微生物耦合固碳体系,在高效固碳的同时合成生化产品。本文首先简述了光催化的基本原理以及现有的天然固碳途径,并分析了二者结合的可行性;其次,系统介绍了近年来光催化微生物耦合固碳体系的研究进展;最后,分析了现有光催化微生物耦合固碳体系所面临的挑战,并提出了未来的发展展望。 展开更多
关键词 人工光合作用 光催化 微生物 耦合系统 CO_(2)固定
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基于CdS和CdSe纳米半导体材料的可见光催化二氧化碳还原研究进展 被引量:6
10
作者 吴进 刘京 +2 位作者 夏雾 任颖异 王锋 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第5期95-102,共8页
二氧化碳(CO_(2))是大气层中温室气体的主要成分,资源化利用二氧化碳既可以减少二氧化碳排放又可以利用二氧化碳制备高附加值化学品。通过人工光合作用系统将二氧化碳还原为一氧化碳、甲烷等太阳燃料被认为是二氧化碳资源化利用的理想... 二氧化碳(CO_(2))是大气层中温室气体的主要成分,资源化利用二氧化碳既可以减少二氧化碳排放又可以利用二氧化碳制备高附加值化学品。通过人工光合作用系统将二氧化碳还原为一氧化碳、甲烷等太阳燃料被认为是二氧化碳资源化利用的理想方式。纳米半导体材料因其丰富的光物理和光化学特性以及优异的光稳定性被作为光敏剂或光催化剂用于构筑光催化二氧化碳还原体系,其中CdS和CdSe(如溶胶量子点、纳米棒、纳米片)是研究较多的两种纳米半导体材料。基于CdS或CdSe纳米半导体材料的光催化二氧化碳还原体系可分为三类:(i)基于CdS、CdSe的光催化二氧化碳还原体系;(ii)基于CdS、CdSe复合材料的二氧化碳还原体系;(iii)CdS和分子催化剂构筑的杂化二氧化碳还原体系。本文介绍了人工光合作用体系的构筑以及半导体纳米材料光催化机理,总结了上述三类体系中的代表性工作,最后讨论了基于纳米半导体材料的光催化二氧化碳还原研究前景和面临的挑战。 展开更多
关键词 人工光合作用 CO_(2)还原 CdS纳米半导体 CDSE量子点 分子催化剂
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基于光驱动水氧化的有机底物氧化 被引量:5
11
作者 苗思文 那永 《有机化学》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2018年第3期575-584,共10页
模拟光合作用分解水制氢是将太阳能转换为化学能的有效途径,基于光驱动水氧化的有机底物氧化是模拟光合作用体系II释氧中心(OEC)的新思路.该反应过程是通过金属催化剂将水分子活化生成以水为氧源的高价金属-氧中间体,随后将氧原子转移... 模拟光合作用分解水制氢是将太阳能转换为化学能的有效途径,基于光驱动水氧化的有机底物氧化是模拟光合作用体系II释氧中心(OEC)的新思路.该反应过程是通过金属催化剂将水分子活化生成以水为氧源的高价金属-氧中间体,随后将氧原子转移给有机底物,在此过程中水中的氢源得以释放.从催化剂的角度总结了近年来光驱动水分子活化的研究进展,同时对基于光驱动水氧化的有机底物氧化与光致产氢结合进而建立新型光分解水制氢的体系提出展望. 展开更多
关键词 模拟光合作用 水分子活化 金属-氧中间体 有机物氧化
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人工光合成太阳燃料制备途径及规模化 被引量:5
12
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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超分子配位笼在仿生光合作用及光催化合成应用中的研究进展
13
作者 李羚华 陈娇娇 吴嘉玲 《山东化工》 CAS 2023年第19期86-89,共4页
阳光是地球上最丰富的能源,从可持续能源供应到光驱动化学具有巨大的实际应用潜力。从化学角度来看,光产生的激发态使热力学上较难发生的反应成为可能,这构成了将能量储存到燃料中的基础。此外,通过光照可以生成开壳层活性中间体,从而... 阳光是地球上最丰富的能源,从可持续能源供应到光驱动化学具有巨大的实际应用潜力。从化学角度来看,光产生的激发态使热力学上较难发生的反应成为可能,这构成了将能量储存到燃料中的基础。此外,通过光照可以生成开壳层活性中间体,从而在有机合成中开辟新的反应途径。本文概述了超分子笼状配合物在人工光合作用和有机光(氧化还原)催化应用中的研究进展,并概述了超分子笼的固定策略,为未来光催化超分子主-客体系的设计及其在生产太阳能燃料和复杂有机分子中的应用提供了思路。 展开更多
关键词 人工光合作用 光催化 超分子配位笼
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健康照明技术实践——人工光合成
14
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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Mn(Ⅲ,Ⅲ)配合物及含酚配体[N_4O_3]^(3-)-Ru(bPy)_3模型化合物的性能研究 被引量:2
15
作者 李宏洋 施锋 +4 位作者 彭孝军 张蓉 陈小强 张丽珠 孙立成 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2004年第9期916-922,M006,共8页
为了对绿色植物光系统Ⅱ给体部分进行模拟 ,合成了 1个新的高价双核配合物 [Mn2 (Ⅲ ,Ⅲ )L( μ OAc) 2 ]·PF6( 2a) ,其中H3 L为 2 ,6 二 {[( 2 羟基 5 叔丁基苄基 ) (吡啶 2 亚甲基 )胺基 ]亚甲基 } 4 甲基苯酚 .与目前的PS... 为了对绿色植物光系统Ⅱ给体部分进行模拟 ,合成了 1个新的高价双核配合物 [Mn2 (Ⅲ ,Ⅲ )L( μ OAc) 2 ]·PF6( 2a) ,其中H3 L为 2 ,6 二 {[( 2 羟基 5 叔丁基苄基 ) (吡啶 2 亚甲基 )胺基 ]亚甲基 } 4 甲基苯酚 .与目前的PSⅡ模型化合物 [Mn2 (Ⅱ ,Ⅱ ) (bpmp) ( μ OAc) 2 ]·ClO4( 1) [Hbpmp :2 ,6 二 {[N ,N 二 (吡啶 2 亚甲基 )胺基 ]亚甲基 } 4 甲基苯酚 ]相比 ,配合物 2a中增加了 2个酚羟基及 2个叔丁基 ,由此带来的改进使新模型更接近于自然界四核锰簇 (OEC)的真实结构 .在此基础上 ,我们将该配体通过酰胺键与 [Ru(bPy) 3 ] 2 + 相连设计了光诱导电子转移模型化合物 2b .其中 [Ru(bPy) 3 ] 2 + 具有良好的光电性能 ,用于模拟PSⅡ中酶P680 .通过紫外可见、红外、荧光发射光谱及电化学对化合物进行了光、电性能研究 ,结果表明配合物 2b具有良好的光物理性质 ,而且 2b中Ru3 + /Ru2 + 的氧化还原电位比Phenol+ /Phenol和Mn(Ⅲ ,Ⅳ ) /Mn(Ⅲ ,Ⅲ )的高 ,说明 2b配位金属Mn后可满足自然界PSⅡ电子转移的基本要求 。 展开更多
关键词 高价双核配合物 光诱导电子转移模型 光合作用 三联吡啶钌 含酚配体 绿色植物 光系统Ⅱ 给体 人工模拟
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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
16
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� 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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氧化还原活性配体的电子效应对钌催化水氧化反应的影响
17
作者 石靖 郭煜华 +2 位作者 谢飞 章名田 张洪涛 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第9期271-279,共9页
水氧化(2H_(2)O→4e^(-)+4H^(+)+O_(2)↑)是自然以及人工光合作用系统中的关键半反应,为还原过程提供反应所必需的质子和电子.但水氧化反应在热力学和动力学上的固有挑战以及对O-O键生成步骤的有限机理认识,使其成为构筑高效人工光合系... 水氧化(2H_(2)O→4e^(-)+4H^(+)+O_(2)↑)是自然以及人工光合作用系统中的关键半反应,为还原过程提供反应所必需的质子和电子.但水氧化反应在热力学和动力学上的固有挑战以及对O-O键生成步骤的有限机理认识,使其成为构筑高效人工光合系统的瓶颈.为此,人们开发了大量的金属催化剂,利用金属中心活化水分子,并生成活性金属氧物种以促进O-O键的生成.其间,金属中心往往需要达到极高的氧化态,进而导致生成的高价金属氧化物具有极高的催化活性,极易诱导催化剂降解等副反应的发生,难以兼顾活性和稳定性.因此,深入认识和理解水氧化反应的催化过程及O-O键的生成机制是突破该领域瓶颈的重点.氧化还原活性配体与金属的协同作用被认为是调节电荷累积过程、平衡催化剂活性与稳定性的有效策略,受到了广泛的关注.然而,氧化还原活性配体调节金属催化中心活性的机理仍有待进一步阐明.近期,本研究组发展了一类具有氧化活性配体的单核钌水氧化催化剂[(L_H^((N5-)))Ru^(Ⅲ)-OH]^(+),初步机理研究表明配体的氧化有效地承担了电荷累积,提出了水分子亲核进攻Ru~Ⅳ=O形成O-O键的反应机制.但氧化还原配体的电子效应如何影响催化中心的反应性及其调控规律有待深入研究.本文设计了一系列具有不同取代基的单核钌催化剂[(L_R^(N5-))Ru^(Ⅲ)-OH]^(+)(R=OMe,3a;Me,3b;H,3c;F,3d;CF_(3),3e),利用电化学、线性自由能关系以及理论计算等方法考察了配体的电子效应对催化中心活性的调控规律,并为配体协助下的Ru~Ⅳ=O催化O-O成键提供了实验证据.电化学测试结果表明,在碳酸丙烯酯溶液和0.1 mol/L磷酸缓冲溶液(pH=7.0)中催化剂均表现出三个连续的氧化峰,并且配体的取代基效应对其氧化还原电势和催化行为均有显著影响.但氧化还原电势与取代基常数(σ_(para))的线性相关结果表明,三个连续 展开更多
关键词 人工光合作用 水氧化反应 氧化还原活性配体 Ru^(IV)=O中间体 取代基效应
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氢能或电能驱动的人工光合作用固定CO_2合成糖 被引量:4
18
作者 黄卫东 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期459-468,共10页
基于酶工程原理,通过组合自然界存在的酶促生化反应,提出自然界不存在的人工光合作用暗反应途径,只需要使用H2或电再生NADH驱动转化CO2为糖或淀粉,避开了人工光合磷酸化再生ATP难题,而且理论效率高.这种使用能源人工合成糖的方法,也是... 基于酶工程原理,通过组合自然界存在的酶促生化反应,提出自然界不存在的人工光合作用暗反应途径,只需要使用H2或电再生NADH驱动转化CO2为糖或淀粉,避开了人工光合磷酸化再生ATP难题,而且理论效率高.这种使用能源人工合成糖的方法,也是粮食生产工业化的一种潜在方法,如果将其与太阳能光伏技术或产氢技术结合,就可以实现人工光合作用,利用太阳能将CO2转换为糖。 展开更多
关键词 人工光合作用 暗反应 CO2固定 糖合成
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从自然光合作用到人工光合作用 被引量:4
19
作者 张纯喜 《中国科学:化学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1101-1109,共9页
光合作用的光系统Ⅱ(PSⅡ)是自然界唯一能够利用太阳能高效、安全将水裂解,获得电子、质子并释放出氧气的生物系统,对其结构和微观原理的研究一直是光合作用研究领域的热点和难点.2011年以来PSⅡ的晶体结构研究取得突破性进展,其核心色... 光合作用的光系统Ⅱ(PSⅡ)是自然界唯一能够利用太阳能高效、安全将水裂解,获得电子、质子并释放出氧气的生物系统,对其结构和微观原理的研究一直是光合作用研究领域的热点和难点.2011年以来PSⅡ的晶体结构研究取得突破性进展,其核心色素、辅基及水裂解催化中心(OEC)的空间结构均已被揭示,这为人工光合作用研究提供了重要的依据.最近本课题组成功合成出结构和理化性能均与生物OEC类似的人工Mn_4Ca-簇合物.这些进展为今后人工光合作用探索利用太阳能和水制备清洁能源的研究奠定了重要基础.本文对生物光系统Ⅱ和人工光合作用的最近研究进展进行了评述. 展开更多
关键词 光系统Ⅱ 光化学反应 水裂解反应 人工光合作用 Mn_4Ca-簇合物
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纳米技术在新能源领域中的应用研究进展
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作者 李惠 施冬 +1 位作者 王维希 王苗苗 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期851-854,860,共5页
详细介绍了纳米技术在光伏发电、人工光合、储氢、电力储存、照明、热电等领域的最新研究进展,深入分析了其应用过程中存在的技术瓶颈和行业壁垒。同时指出了未来纳米技术在新能源领域的重点攻关方向,以期为进一步的研究提供参考,最后... 详细介绍了纳米技术在光伏发电、人工光合、储氢、电力储存、照明、热电等领域的最新研究进展,深入分析了其应用过程中存在的技术瓶颈和行业壁垒。同时指出了未来纳米技术在新能源领域的重点攻关方向,以期为进一步的研究提供参考,最后对该技术在新能源行业内的发展前景进行了展望。 展开更多
关键词 纳米技术 有机光伏 人工光合 储氢 纳米照明 纳米热电 纳米隔热
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