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参考消息网11月5日报道 据《美国科学日报》网站11月2日报道，英国剑桥大学科学家领导的一个研究小组正在探索创新方法，最终可以使化学工业摆脱对化石燃料的依赖。他们的突破包括一种混合装置，该装置将吸光有机聚合物和细菌酶结合起来，将阳光、水和二氧化碳转化为甲酸。这是一种清洁燃料，可以引起其他化学反应。这种“半人造叶子”模仿植物的光合作用，完全依靠自身的能量运行。与设计之前依赖有毒或不稳定的光吸收材料的技术不同，这种新的生物混合模型使用无毒材料，工作效率更高，并且无需额外添加剂即可保持稳定。在实验室测试中，研究团队成功利用阳光将二氧化碳转化为甲酸，并直接用于多米诺骨牌式反应，合成药用化合物，实现了高产率和纯度。研究结果发表在美国《焦耳》杂志上，称这是有机半导体首次在此类生物混合系统中用作光收集组件，为新一代环保人造树叶铺平了道路。化学工业仍然是全球经济的基石，生产各种产品，从药品和化肥到塑料、油漆、电子产品、洗涤剂和盥洗用品。领导这项研究的剑桥大学优素福·哈米德化学系的欧文·赖斯纳 (Erwin Reissner) 教授表示：“如果我们要建立循环经济并可持续发展，化学工业是我们需要解决的一大难题。可行的经济。这个行业负责生产许多人们赖以生存的重要产品，我们必须找到一种方法，使这个重要行业远离化石燃料。”赖斯纳的研究小组正在致力于开发人造树叶，可以将阳光转化为碳基燃料和化学品，而不依赖化石燃料。然而，他们的许多早期设计都是基于合成催化剂和无机半导体，这些催化剂和无机半导体会迅速降解，浪费大量太阳光谱，并含有铅等有毒元素。“如果我们能够消除有毒成分”并开始使用有机成分，我们可以获得清洁的化学物质和单一的最终产品，而不会发生不必要的副反应，”该研究的共同主要作者 Celine Yang 博士说。新装置结合了有机半导体和硫酸盐还原细菌酶，可将水分解为氢气和氧气，并将二氧化碳转化为甲酸。研究人员还解决了一个长期存在的问题。大多数系统ems 需要称为缓冲液的化学添加剂来维持酶活性。这些添加剂会降解。速度很快，导致系统稳定性下降。通过将辅助酶（碳酸酐酶）融入钛的多孔结构中，研究人员使系统能够在简单的碳酸氢盐溶液（类似于苏打水）中发挥作用，而无需使用不可持续的添加剂。“这就像一个大难题。我们有所有这些不同的组件，我们所做的就是将它们组合在一起以实现目标。我们花了很长时间才弄清楚如何将这种特殊的酶固定在电极上，但现在我们开始看到这些努力的结果，”该研究的共同高级作者 Yongpeng Liu 博士说。 “通过真正了解酶的工作原理，我们能够精确地设计构成三明治装置的每一层的材料，”杨博士说。 “这种设计允许从小型纳米级结构到整个组件“测试表明，人工鱼礁能够产生高电流，并将电子高效地引导到燃料生产反应中。”该设备能够运行超过 24 小时，是之前设计的两倍多。“我们已经证明，使用有害或不可持续的组件来制造高效且持久的太阳能发电设备是可能的，”赖斯纳说。 “这可能成为未来生产绿色燃料和化学品的重要平台。” （作曲/朱莉娅）
（点评人：王云海）
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