¿Qué es simular la fotosíntesis mediante la combinación de nanomateriales y biocatalizadores?
Agencia de noticias Xinhua, Beijing 65438+ 18 de octubre Los científicos japoneses utilizaron nanomateriales para diseñar un nuevo tipo de catalizador que puede catalizar eficazmente la simulación artificial de fenómenos naturales. Se espera que el paso clave de la cooperación, utilizar la luz solar para dividir el agua, mejore la eficiencia de la producción de hidrógeno y reduzca los costes.
La producción de hidrógeno a bajo coste es la base para realizar la "economía del hidrógeno". Una de las soluciones ideales es simular la etapa de reacción luminosa de la fotosíntesis de las plantas y utilizar la luz solar para descomponer el agua. La tecnología actual de división artificial del agua a menudo requiere el consumo de energía adicional y otras materias primas, o luz de alta energía, que no puede utilizar la luz visible del sol y requiere altos costos de inversión.
Recientemente, la Universidad de Osaka en Japón emitió un comunicado de prensa afirmando que sus investigadores combinaron fósforo negro ultrafino y vanadato de bismuto para diseñar un nuevo catalizador que puede utilizar eficazmente la luz solar para dividir el agua. El artículo correspondiente se publicó en la nueva edición internacional de la revista German Journal of Applied Chemistry.
El fósforo negro es un monocristal de fósforo. El fósforo negro ultrafino tiene excelentes propiedades semiconductoras y es un tema candente en el campo de la investigación de materiales bidimensionales. Es muy absorbente y puede absorber todas las longitudes de onda de luz del espectro visible. El vanadato de bismuto es un compuesto inorgánico de color amarillo cuyas propiedades fotocatalíticas han atraído mucha atención en los últimos años.
Los investigadores dijeron que la reducción del agua mediante fósforo negro combinada con la oxidación del agua mediante vanadato de bismuto puede transportar rápidamente electrones bajo la acción de la luz visible y descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno sin consumir otras materias primas. La región de la luz visible representa aproximadamente la mitad de la energía total de la radiación solar y su uso puede mejorar en gran medida la eficiencia fotocatalítica.
La energía utilizada es diferente. El primero utiliza dióxido de carbono como principal fuente de carbono, utiliza compuestos inorgánicos que contienen nitrógeno como fuente de nitrógeno para sintetizar sustancias celulares y obtiene la energía necesaria para el crecimiento oxidando sustancias inorgánicas externas. Este último utiliza luz solar, agua y dióxido de carbono para sintetizar materia orgánica en los cloroplastos.
Los portadores de vida de estas dos reacciones son diferentes. Algunos de los primeros son microorganismos de bajo grado; los segundos son principalmente plantas verdes de alto grado, y una pequeña cantidad de microorganismos y bacterias de bajo grado también pueden serlo. utilizarse.
Estas dos reacciones requieren diferentes condiciones de materia prima y productos. El primero utiliza dióxido de carbono como principal fuente de carbono y compuestos inorgánicos que contienen nitrógeno como fuente de nitrógeno para sintetizar materiales celulares. El segundo es un proceso bioquímico que utiliza pigmentos fotosintéticos para convertir dióxido de carbono (o sulfuro de hidrógeno) y agua en materia orgánica. liberar oxígeno (o hidrógeno).