人工光合作用系統(tǒng)可使太陽光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，產(chǎn)生可再生、無污染的燃料及多種用途的化學(xué)品。開發(fā)出一個(gè)高效的太陽能燃料轉(zhuǎn)換過程非常具有挑戰(zhàn)性，盡管研究人員已經(jīng)演示了人工光合作用的可行性，但實(shí)現(xiàn)其高效率卻比較困難。此前曾嘗試用石墨烯半導(dǎo)體復(fù)合材料作為催化劑，但效率也較低。
新研究中，科學(xué)家使用石墨烯作為光觸媒，然后再加以卟啉酶，該物質(zhì)可以把陽光和二氧化碳轉(zhuǎn)換成甲酸，用于塑料行業(yè)的化學(xué)品和燃料電池的燃料。測試結(jié)果表明，基于石墨烯的光催化劑在可見光范疇下功能強(qiáng)大，其整體效益顯著高于其他催化劑。
研究還發(fā)現(xiàn)，該材料具有良好的電子傳輸能力，并且，石墨烯較大的表面積有助于加快化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)換過程。這種可從二氧化碳中直接生產(chǎn)出太陽能燃料的能力，可應(yīng)用于燃料電池、塑料制業(yè)以及制藥行業(yè)。
研究人員稱：“作為一個(gè)實(shí)用性強(qiáng)大的系統(tǒng)，此次成果也可用于生產(chǎn)特制的精細(xì)化學(xué)品，例如，手性2-氨基-1-方基乙醇衍生物。這是多種極其昂貴的手性藥物的重要中間體，現(xiàn)在通過我們的催化劑酶耦合人工光合作用系統(tǒng)，可以利用太陽光能簡單地合成出來。”
總編輯圈點(diǎn)
石墨烯真是個(gè)好東西！作為目前世上最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料，它不僅具有非同尋常的導(dǎo)電性能、超出鋼鐵數(shù)十倍的強(qiáng)度和極好的透光性，而且比目前任何其他材料的導(dǎo)熱效果都好。難以想像，這種可用于納電子器件方面、光子傳感器、基因電子測序，甚至有望代替硅生產(chǎn)超級計(jì)算機(jī)的神奇材料，在被證明可作為人工光合作用的高效催化劑后，還有什么新異的功能等待發(fā)掘。我們有理由相信，石墨烯的出現(xiàn)在科學(xué)界激起的巨大波瀾，遠(yuǎn)未平息。
