在自然光合作用中，位于叶绿体类囊体膜上的光系统II（PSII）可利用太阳能将水氧化放出氧气，同时产生的电子和质子，并在后续的生化反应中用于还原CO2生成碳水化合物。在人工光合成分解水体系中，水的催化氧化仍然是最具有挑战性的课题，受到世界各国科学家的广泛重视。构建自然光合和人工光合耦合体系可集成两种系统的优势，有望实现高效水分解反应，相关研究具有重要的科学意义。
近日，中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室、洁净能源国家实验室（筹）李灿院士、宗旭研究员、王旺银等人在人工-自然耦合光合水分解系统的设计及构建研究取得进展，该团队发展了新型的光催化-光电催化Z-scheme设计，并基于此设计将生物光合酶PSII和硅基光化学电池耦合构建了全新的自然-人工光合杂化系统。
该系统不仅可以实现太阳能驱动下完全分解水反应（即：2H2O→O2+2H2），而且H2和O2自然分离，避免了传统Z-scheme设计中H2/O2难以分离的问题；叠层设计实现了人工系统对短波段、自然系统对长波段太阳能的互补吸收，大大提高了太阳能利用效率和系统稳定性。该研究为进一步发展高效自然-人工杂化太阳能光合体系提供了新的思路。
该研究结果以“Hot Paper”的形式发表在《德国应用化学》 （Angew. Chem. Int. Ed., 2016, DOI: 10.1002/anie.201604091）期刊，第一作者是王旺银博士和硕士研究生王洪。
该研究工作得到了科技部973项目、国家自然科学基金委和教育部能源材料化学协同创新中心(2011•iChEM)和青年千人计划项目的资助。
该论文作者为：Wangyin Wang, Hong Wang, Qingjun Zhu, Wei Qin, Guangye Han, Jian-Ren Shen, Xu Zong, Can Li
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201604091/abstract
Spatially Separated Photosystem II and a Silicon Photoelectrochemical Cell for Overall Water Splitting: A Natural–Artificial Photosynthetic Hybrid
Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 9229-9233, DOI: 10.1002/anie.201604091
导师介绍
李灿院士：http://www.x-mol.com/university/faculty/22686
宗旭研究员：http://www.x-mol.com/university/faculty/26735
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