人工光合作用是解决温室效应，同时实现清洁能源和高价值化学品的有效途径。近日，福州大学Jinlin Long等人利用人工光合作用（APS）系统通过CO₂和H₂O高产率制备合成气。该系统通过光阳极半导体收集太阳光子，将H₂O分解为O₂，Ni-SNG阴极催化剂确保在CO₂饱和的NaHCO₃溶液和质子传导膜中进行CO2还原暗反应。研究团队实现了高达13.6％的太阳能-合成气能量转换效率，并且产物中的CO / H₂比例可在1：2和5：1的较宽范围内调节，具有100%的法拉第效率。进一步，将APS系统与光伏电池集成的巧妙设计可以使合成气生产获得6.29％的总量子效率。结果表明，使用N-TiO₂纳米棒阵列光阳极可获得高达529.5 h^-1的转换频率新纪录，实现高度稳定的CO生产，法拉第效率> 80％。在APS系统的暗室中，CO的生产速率也达到历史最高值154.9 mmol•g^-1•h^-1。扫描电化学原子力显微镜表明，Ni-SNG催化剂的单原子Ni位点起到富集和定位电子的作用，证实了多电子还原CO₂制CO的动力学优先。

参考文献：

Jinlin Long et al. High‐rate, tunable syngas production with artificial photosynthetic cells. Angew 2019.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201902361