科學家研究人工光合係統製氫

據國外網站報道：美國能源部（DOE）的Brookhaven國家實驗室和Virginia理工大學研究出兩種新型催化劑（吸收光加速化學反應的材料）
，這兩種分子係統均具有由釕（Ru）金jin屬shu離li子zi製zhi成cheng的de捕bu光guang中zhong心xin和he由you單dan一yi的de銠lao金jin屬shu離li子zi構gou成cheng的de催cui化hua中zhong心xin。這zhe兩liang個ge中zhong心xin通tong過guo促cu進jin電dian子zi從cong釕liao中zhong心xin到dao銠lao催cui化hua劑ji轉zhuan移yi的de結jie構gou相xiang連lian
，能neng夠gou在zai吸xi收shou太tai陽yang能neng的de同tong時shi產chan生sheng氫qing。

綠lv色se植zhi物wu通tong過guo光guang合he作zuo用yong將jiang太tai陽yang能neng轉zhuan化hua為wei化hua學xue能neng
，將jiang大da氣qi中zhong的de二er氧yang化hua碳tan和he水shui轉zhuan化hua為wei植zhi物wu生sheng長chang所suo需xu的de糖tang。科ke學xue家jia們men為wei了le生sheng產chan環huan保bao可ke持chi續xu的de燃ran料liao，如ru氫qing和he甲jia醇chun等deng，一yi直zhi試shi圖tu人ren為wei地di複fu製zhi這zhe種zhong能neng源yuan轉zhuan換huan過guo程cheng

，但dan模mo仿fang光guang合he作zuo用yong的de關guan鍵jian在zai於yu讓rang特te定ding的de生sheng物wu分fen子zi進jin行xing光guang合he作zuo用yong
，這zhe是shi一yi個ge非fei常chang大da的de挑tiao戰zhan。人ren工gong光guang合he作zuo用yong需xu要yao設she計ji一yi個ge能neng夠gou吸xi收shou光guang、傳輸和分離電荷的分子係統，並催化產生燃料的反應，所有這些複雜的過程必須同步運行
，才能實現較高的能量轉換效率。

研(yan)發(fa)高(gao)效(xiao)產(chan)氫(qing)分(fen)子(zi)係(xi)統(tong)非(fei)常(chang)困(kun)難(nan)，因(yin)為(wei)反(fan)應(ying)總(zong)是(shi)以(yi)不(bu)同(tong)的(de)速(su)率(lv)發(fa)生(sheng)，吸(xi)收(shou)光(guang)能(neng)後(hou)帶(dai)負(fu)電(dian)荷(he)的(de)光(guang)激(ji)發(fa)電(dian)子(zi)可(ke)能(neng)重(zhong)組(zu)或(huo)者(zhe)產(chan)生(sheng)過(guo)多(duo)熱(re)量(liang)，從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)係(xi)統(tong)不(bu)穩(wen)定(ding)。

研究人發現，3個釕捕光中心和1個銠催化中心形成的4金屬係統在不停運轉4小時後，每個催化劑分子隻生成40個氫分子，相比之下，6個釕捕光中心和1個銠催化中心形成的7金屬係統的效率可以提高7倍以上，它們成分組成相似，然而效率和穩定性的差距非常大。

形xing成cheng電dian荷he分fen離li狀zhuang態tai的de能neng力li是shi超chao分fen子zi作zuo為wei良liang好hao的de光guang催cui化hua劑ji的de指zhi標biao。實shi現xian有you效xiao的de電dian荷he分fen離li需xu要yao微wei調tiao各ge成cheng分fen的de能neng量liang
，為wei了le提ti高gao催cui化hua效xiao率lv

，吸xi收shou光guang時shi銠lao催cui化hua劑ji的de勢shi能neng必bi須xu足zu夠gou低di。

通過循環伏安法和電化學技術檢測
，科學家發現7金屬係統中Rh催化劑比其在4金屬係統更缺電子，從而更容易接收電子。這一結果表明
，電荷轉移在7金(jin)屬(shu)係(xi)統(tong)中(zhong)是(shi)有(you)利(li)的(de)。他(ta)們(men)驗(yan)證(zheng)了(le)納(na)秒(miao)瞬(shun)態(tai)吸(xi)收(shou)光(guang)譜(pu)這(zhe)一(yi)假(jia)設(she)，分(fen)子(zi)被(bei)激(ji)發(fa)到(dao)強(qiang)激(ji)光(guang)脈(mai)衝(chong)中(zhong)，隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)的(de)推(tui)移(yi)測(ce)量(liang)其(qi)激(ji)發(fa)態(tai)的(de)衰(shuai)減(jian)，由(you)此(ci)產(chan)生(sheng)的(de)光(guang)譜(pu)顯(xian)示(shi)在(zai)7金屬係統中隻有銠的電荷轉移。研究人員計劃尋求擁有更高級的儀器合作者，以測量電荷準確的分離率，明確工作機理。

下一步實驗中，科學家們將在光催化條件下，測量產生氫氣的試劑的瞬態吸收
，由激光脈衝產生的激發態會迅速接收來自試劑的電子。