3月28日，德国应用化学(Angew. Chem. Int. Ed.)杂志在线发表了我院能源与环境光催化国家重点实验室龙金林老师课题组的研究论文（Communication），报道了光能催化CO₂转换合成气的重要进展。论文题目“High-rate, tunable syngas production with artificial photosynthetic cells” [论文第一作者是我院16级博士研究生张洪文，通讯作者为龙金林副研究员]。

众所周知，合成气(CO+H₂)的生产和应用在化学工业中具有极为重要的地位，低能耗转换CO_2制合成气是可持续化学工业的艰巨任务和挑战。除了传统催化和电催化技术，发展利用光催化、光电催化、光伏器件等方法技术实现CO₂转换制合成气是目前人们研究和关注的热点、焦点。其中，通过光电催化技术耦合光伏器件是实现这种化学转换更经济，更有效途径。

受自然界光合作用的启发，研究团队设计了一种由质子膜隔开的光反应池(OER，系统驱动力)与暗反应池(CO₂R）构成的双室人工模拟光合电池（APS cell）。这种APS 电池器件的优点是，双室的设计实现了产物的分离避免了副反应的发生，双电极实现了有效的光子吸收和高效的催化能力；CO₂还原速率高达154.9 mmol•g^-1•h^-1，并且产物的比例(CO:H₂)可在1:2 到5:1之间调控，太阳能转换为合成气的效率高达13.6%，接近商业生产化。

该工作设计了一种双室人工模拟光合电池(APS cell)、并与光伏电池耦合构建了全光驱动的PV-APS 器件，实现了太阳能-化学能的高效转化和合成气的高速制备，且产物的比例可调控、活性稳定性高。这项工作为设计高效的人工模拟光合作用器件光催化转换CO₂制合成气提供了概念上的指导，也为其他惰性小分子（如N₂和CH₄)的高效活化转化提供了可借鉴的新途径。

该工作得到了国家自然科学基金(No. 21773031)，福建省自然科学基金(No. 2018J01686), 能源与环境光催化国家重点实验室基金(SKLPEE-2017A01 和SKLPEE-2017B02)等项目的资助。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.201902361