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新型半人工光合涂層材料有望應用新能源領域
2024年06月25日 10:10:26
來源：化工儀器網 點擊量：7938
該涂層通過模擬自然光合作用，實現了可見光驅動下的全解水，為清潔能源的利用開辟了新的途徑。
【化工儀器網 項目成果】隨著全球能源危機和環境問題的日益嚴峻，清潔能源已成為推動人類社會可持續發展的重要動力。在眾多清潔能源中，太陽能以其無窮無盡、清潔無污染的特點，成為了全球科研人員關注的熱點。
深圳先進院合成生物學研究所研究員鐘超團隊與上?？萍即髮W物質科學與技術學院研究員馬貴軍團隊提出了一種新型的半人工Z-scheme光合作用涂層，以模擬自然過程并提高光能轉換效率，并依托工程化大腸桿菌生物被膜，成功開發了共形貼附導電生物被膜。該涂層通過模擬自然光合作用，實現了可見光驅動下的全解水，為清潔能源的利用開辟了新的途徑。
研究人員首先通過滴涂法，將具有可見光吸收特性和高光催化活性的兩種催化劑涂覆于玻璃上，制備了光催化劑混合物涂層；隨后通過培養“細菌種子”，在涂層表面進行大腸桿菌生物被膜的原位生長；由于細菌本身不具備導電性，需要再利用原位聚合的方式制備導電生物被膜，通過化學修飾使其獲得導電能力。
此外，這一涂層在不同壓力下表現出了卓越耐受性。即便在常壓條件下，其催化效率也能保持穩定，有效避免了金屬導電材料在逆反應中常見的催化效率下降的問題。研究結果表明，該涂層在連續運行100小時后，催化效率未見衰減，且材料結構保持完好，顯示出了優異的長期穩定性。
更有意思的是，按照這種方案制備的半人工Z-scheme雜化涂層不僅能夠被輕松揭起形成獨立的自支撐膜，而且還展現出了較強的機械穩定性。
研究團隊介紹，半人工Z-scheme雜化涂層中尚存在部分難以降解循環的合成無機材料，在處理小型電子器件等低收益廢棄物時，長期直接填埋可能會對生態環境造成持續壓力。未來，團隊將致力于研發全生物降解體系，并計劃進一步利用太陽光驅動的化學反應，開發在產氫、固氮或固碳等環境可持續的應用功能。
相關研究成果Conformal and conductive biofilm-bridged artificial Z-scheme system for visible light-driven overall watersplitting于近日發表在Science Advances(《科學進展》)上。
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