在國家自（zì）然科學基金“人工光合成”基礎科學中心項目（批準號：22088102）等資助下，中國科學院大連化學物理（lǐ）研究所李燦（càn）院士團隊成功（gōng）實現了高效（xiào）光電催化（huà）全分（fèn）解水過程，分解水製氫效率達到4.3%，是目前文獻最好結果。研究成果以“多媒介調控（kòng）的無偏壓光電催化全解水製氫效率超過4%，於2021年8月11日在線發表於《美（měi）國化學會誌》上（shàng）。

　　光電（diàn）催化全分解水製氫是將太陽光和水轉（zhuǎn）化為化學燃料的（de）有效方法，通過在空間和功能上（shàng）解耦兩個光電極（jí）（光（guāng）陽極（jí）和光陰極）的（de）光吸收和催化功能，從而更高效地利用太陽光，同時避免了外加偏壓和犧牲試劑的使用。從原理上來說，這種結構類似於自然光合（hé）作用體係（光係統II和光係（xì）統I）提供水（shuǐ）氧（yǎng）化和生產太陽能燃料的Z機製構型。如果能利（lì）用太陽能實現高效的光（guāng）電催化全分解水製氫，改變能源和化工產業（yè）對化石資源的過度依賴，有助於解決氣候（hòu）危機、能源安全（quán）等問題，實現經濟和地（dì）球生態可持續發展（zhǎn）。

　　研究（jiū）團隊前期通過模擬光（guāng）係統（tǒng）II中關鍵組分的重要功（gōng）能，構築了高效的光電催化水氧（yǎng）化體係此工作（zuò）基於自然光合作用的（de）原理，成功實（shí）現了由自然光合作用Z機製啟（qǐ）發的高效光電（diàn）催化全分解水（shuǐ）過程。通過將無機氧化物基光（guāng）陽極，有機聚（jù）合物基光陰極與多個電荷傳（chuán）輸媒介相耦合，組裝了一個高效的（de）無偏壓全分解水光電化學（xué）池。該體係具有如下特性：

（1）有機聚合物的離散能級特性使得有機光陰極和無機光陽極的（de）光譜吸（xī）收具有較（jiào）好的互補性，極大地提高了太陽能的利用率；

（2）在捕光材料和電子受體/供體（tǐ）之間構建了一個包含多（duō）個電荷傳輸媒介的仿生電荷轉移鏈。在電化學電位梯度的驅動下，光生電子通過這些電（diàn）荷傳輸媒介有效轉（zhuǎn）移，提（tí）高了電荷傳輸速率並降低了電荷複合速率，從而實現高效的電荷分離和傳輸，太陽能-氫氣轉換效率達到4.3%。

　　該研究通過使（shǐ）用（yòng）具有匹配能級的多媒介（jiè）調控的仿生策略，為高效人工（gōng）光合體係的合理設計和組裝提供了（le）新穎的思（sī）路和有效的方法。

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