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中新網(wǎng)北京2月26日電 (記者 孫自法)自然界的人工樹葉植物光合作用可實現(xiàn)太陽能到化學能的轉(zhuǎn)化,如何模仿這一過程來實現(xiàn)太陽能的中國轉(zhuǎn)化利用和產(chǎn)業(yè)化,長期以來備受關(guān)注??茖W愛體育官方app版
記者2月26日從中國科學院金屬研究所獲悉,家領(lǐng)技術(shù)該所沈陽材料科學國家研究中心劉崗研究團隊與中外多個團隊合作,銜研新型最新研發(fā)出將半導(dǎo)體顆粒嵌入液態(tài)金屬實現(xiàn)規(guī)?;赡さ陌l(fā)液新技術(shù),并以此為基礎(chǔ)成功構(gòu)建出形神兼?zhèn)涞膽B(tài)金新型仿生人工光合成膜——因其具有類似樹葉的功能而被形象稱為“人工樹葉”,可實現(xiàn)太陽能到化學能的屬成轉(zhuǎn)化。
這項由中國科學家領(lǐng)導(dǎo)完成的膜新重要新能源材料研究成果論文,近日以“液態(tài)金屬鑲嵌的成功人工光合成膜”為題在國際學術(shù)期刊《自然-通訊》(Nature Communications)上發(fā)表。
基于低溫液態(tài)金屬鑲嵌半導(dǎo)體顆粒,構(gòu)建制備嵌入式半導(dǎo)體光活性薄膜。人工樹葉中國科學院金屬研究所/供圖論文通訊作者劉崗研究員指出,中國愛體育官方app版基于太陽能光催化分解水的科學綠氫制備技術(shù)屬于前沿和顛覆性低碳技術(shù),其走向應(yīng)用的家領(lǐng)技術(shù)關(guān)鍵是構(gòu)建高效、穩(wěn)定且低成本的太陽能驅(qū)動半導(dǎo)體光催化材料薄膜即“人工樹葉”。目前,常用的薄膜制備技術(shù)因制備環(huán)境苛刻或成膜質(zhì)量差,難以滿足太陽能光催化分解水制氫的實際應(yīng)用需求。
在自然界,植物光合作用實現(xiàn)太陽能到化學能的轉(zhuǎn)化過程中,植物葉子中起光合作用的光系統(tǒng)II和光系統(tǒng)I,是以鑲嵌形式存在于葉綠體的類囊體膜中,這一特征是自然光合作用能有效運行的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
受此啟發(fā),在本項研究中,研究團隊利用熔融的低溫液態(tài)金屬作為導(dǎo)電集流體和粘結(jié)劑在選定基體上規(guī)?;赡ぃY(jié)合輥壓技術(shù)進行半導(dǎo)體顆粒的嵌入集成,實現(xiàn)了半導(dǎo)體顆粒的規(guī)模化植入。
劉崗介紹說,半導(dǎo)體顆粒鑲嵌在液態(tài)金屬導(dǎo)電集流體薄膜中形成三維立體的強接觸界面,其結(jié)構(gòu)猶如“鵝卵石路面”,使得其不僅具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性還具有十分突出的光生電荷收集能力。以釩酸鉍為例,嵌入式釩酸鉍顆粒的光電極活性相比傳統(tǒng)的非嵌入式釩酸鉍光電極高出2倍,且長時連續(xù)工作120小時幾乎無活性衰減;光電極從1平方厘米放大至64平方厘米后,單位面積的光電流密度仍可保持約70%,遠優(yōu)于目前所知大面積釩酸鉍光電極小于30%的活性保持率。
在此基礎(chǔ)上,進一步同時嵌入產(chǎn)氧和產(chǎn)氫光催化材料,可實現(xiàn)光催化分解水制氫面板的規(guī)模化制備,在可見光照射下,其活性是傳統(tǒng)非嵌入式金薄膜支撐光催化材料膜的近3倍,超過上百小時持續(xù)工作無衰減。
劉崗表示,本次研發(fā)的液態(tài)金屬成膜新技術(shù)還具有普適性好和原材料易回收等優(yōu)勢,利用氧化鋅、三氧化鎢、氧化亞銅等商業(yè)化半導(dǎo)體顆粒,可實現(xiàn)不同半導(dǎo)體顆粒薄膜在不同基體上的規(guī)?;苽?,所獲得的顆粒嵌入式薄膜的活性均顯著優(yōu)于對照的非嵌入式樣品。
此外,在柔性基體上集成的薄膜在大曲率彎折10萬次后仍可保持95%以上的初始活性。在循環(huán)和高效利用方面,通過簡單的熱水超聲處理,即可將半導(dǎo)體顆粒、低溫液態(tài)金屬以及基體進行分離回收再利用,且回收再集成獲得的人工光合成薄膜表現(xiàn)出與原始薄膜近乎相同的活性。(完)
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作者: 2026-04-27 4:39
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922 狂野巫師59
界面設(shè)計挺好的,但功能上還有待提升。
2026-04-27 10:18 不推薦
憂郁龍0:整體不錯,但是加載時間有點長。 來自中江島82
憂郁狼8:軟件還可以,但是有些功能感覺用不到。 來自老沙府57
神秘勇士22 回復(fù) 快樂龍53:功能太少,與描述不符,不推薦購買。 來自下湖盟41
436 快樂鷹97
穩(wěn)定性很好,運行流暢,沒有發(fā)現(xiàn)任何bug。
2026-04-27 24:27 不推薦
神秘龍10:更新后出現(xiàn)了更多問題,希望盡快修復(fù)。 來自老海府73
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幸運狐11 回復(fù) 憂郁忍者70:軟件太占內(nèi)存,導(dǎo)致電腦運行緩慢。 來自中州河97
959 暗黑海盜9
更新后出現(xiàn)了更多問題,希望盡快修復(fù)。
2026-04-27 11:58 不推薦
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幸運忍者48 回復(fù) 清新勇士27:非常好用,功能強大,完全滿足了我的需求。 來自下村島43
345 自由虎99
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清新龍54 回復(fù) 神秘狼68:軟件還可以,但是有些功能感覺用不到。 來自東海府21
498 寂靜騎士55
軟件還可以,但是有些功能感覺用不到。
2026-04-27 2:19 不推薦
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337 狂野龍38
價格適中,但希望未來版本能增加更多功能。
2026-04-27 1:22 不推薦
清新騎士74:安裝簡單,用戶界面友好,新手也能輕松上手。 來自下州縣57
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191 瘋狂狼45
整體不錯,但是加載時間有點長。
2026-04-27 7:32 不推薦
瘋狂勇士15:經(jīng)常出現(xiàn)崩潰,體驗很不好。 來自南林區(qū)98
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284 暗黑勇士41
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2026-04-27 13:59 不推薦
自由虎99:經(jīng)常出現(xiàn)崩潰,體驗很不好。 來自新江村17
狂野狼88:界面設(shè)計挺好的,但功能上還有待提升。 來自北林區(qū)59
瘋狂鷹69 回復(fù) 憂郁忍者18:更新及時,客服響應(yīng)迅速,解決了我遇到的問題。 來自上江村12
133 清新鷹13
軟件還可以,但是有些功能感覺用不到。
2026-04-27 11:46 不推薦
暗黑龍51:經(jīng)常出現(xiàn)崩潰,體驗很不好。 來自老沙縣85
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幸運狐6 回復(fù) 瘋狂忍者30:安裝簡單,用戶界面友好,新手也能輕松上手。 來自西沙島50