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太阳能燃料生产的最新进展：从二氧化碳还原到水分解及人工光合作用

DOI：10.1246/bcsj.20180250 期刊：Bulletin of the Chemical Society of Japan 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 本报告探讨了通过二氧化碳还原与水分解制取光（电）化学太阳能燃料的最新趋势与挑战。二氧化碳还原过程受限于产物选择性、催化剂稳定性及其复杂的反应机理。为促进高效稳定的二氧化碳还原，研究者采用了多种催化剂——包括热催化剂、光催化剂、电催化剂以及光-电催化剂的组合。近年来，关于支持电解质、pH值、反应温度、化学环境及催化剂表面化学在高效二氧化碳还原中作用的研究也日益深入。在水分解过程中，有效利用太阳能是实现高效光能转氢的关键环节，因此光（电）系统对可见光的响应至关重要。为此，学界详细研究了多种策略，包括光催化剂的能带工程、模拟自然光合作用的光催化体系，以及光阳极的开发及其与光伏系统的结合。本文综述了二氧化碳还原与水分解反应的最新进展，以及人工光合作用领域取得的研究成果。
作者： Nitish Roy，Norihiro Suzuki，Chiaki Terashima，Akira Fujishima
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研究概述 实验方案

研究目的

总结人工光合作用的最新进展，重点关注用于太阳能燃料生产的二氧化碳还原和水分解技术。

研究成果

本摘要概述了人工光合作用领域的最新进展。尽管自本田和藤岛首次发现该现象以来已过去近半个世纪，但由于转换效率低下，人工光合作用仍未实现实际应用，仍处于基础研究阶段。然而，众多研究人员的不懈努力深化了对相关机理的理解，并开发出提升转换效率的策略，使得二氧化碳还原与水分解的效率均逐步提高。若能进一步提升转换效率，人工光合作用有望成为切实可行且经济高效的太阳能燃料生产途径。因此我们期待基于人工光合作用的环保社会能在不久的将来到来。

研究不足

该论文未明确指出局限性，但提到了转化效率低、催化剂稳定性差、产物选择性不足以及反应机制复杂等挑战，这些因素阻碍了人工光合作用的实际应用。

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