哈【hā】佛大学研究人员【yuán】近日在模拟自然光照的条【tiáo】件下【xià】，利用廉价的过渡金属材【cái】料合成出“人工树叶”，成功实现二氧【yǎng】化碳【tàn】的【de】高效固定，并达【dá】到12.7 %的太阳【yáng】能转化率，是自然【rán】界叶片转化效率的30倍【bèi】以上。相关成【chéng】果【guǒ】20日发表在《细胞》杂【zá】志旗下《Chem》期刊上。
二氧化碳是当前温室效应的主要来源之一，如何有效地捕【bǔ】集【jí】、处理二氧化碳【tàn】成为全球【qiú】关注的焦点。自然【rán】界树【shù】叶的光合【hé】作用，直接【jiē】利用光能把二【èr】氧化碳和水【shuǐ】分子固定为【wéi】碳【tàn】水化合物，为科学【xué】家提供了一个很【hěn】好的思【sī】路【lù】。开【kāi】发高效低成本的【de】（光【guāng】）电催化剂来把二氧化碳转化为更【gèng】高价值【zhí】的化工产品【pǐn】和燃料分子、更好地解决全球【qiú】的【de】能源与环境问【wèn】题，也是科学【xué】家们孜【zī】孜以求的【de】目标【biāo】。
对此，哈佛大学罗兰【lán】研究【jiū】所汪淏田【tián】团【tuán】队与【yǔ】斯坦福大学崔【cuī】屹团队等合【hé】作，构【gòu】建了一套由廉价金【jīn】属镍和钴等【děng】材料【liào】组成【chéng】的人工叶片【piàn】系统。以【yǐ】锂离子电化学调控的氧【yǎng】化钴【gǔ】催化剂将水分【fèn】子氧化，释放出【chū】氧气和【hé】质子；而镍金【jīn】属【shǔ】单原子催化剂则高效的将质子注入二氧化碳【tàn】分子中【zhōng】，得【dé】到一氧化碳还原产物，选择【zé】性高达93.2%，后者也是重要的化工原料和【hé】燃料气【qì】体。
文【wén】章【zhāng】通讯作者【zhě】汪淏田20日接受科技日报采【cǎi】访时【shí】表示，在人工光和作用的过程【chéng】中，最具有挑战性【xìng】的一步就是【shì】如何【hé】对二氧化碳进行高选择性的还原。这是因【yīn】为绝大部分的催化【huà】剂更【gèng】愿意选择把质子直接还原成氢【qīng】气分子，而【ér】不是将其注入二氧化碳分子进行【háng】还原【yuán】；传【chuán】统意义上的镍【niè】金属催【cuī】化剂【jì】就是这样【yàng】。而他【tā】们在实验中发现，当将镍金属催【cuī】化剂完【wán】全分散为镍的单原子【zǐ】时【shí】，镍单原子的物理化学性能【néng】发生了巨【jù】大变【biàn】化，对二氧化【huà】碳还原的选择【zé】性【xìng】从零跃升至【zhì】93.2%，可与金、银【yín】等贵重金属催化剂媲美【měi】。
