新型纳米器件可利用太阳能制氢

科学家们描述了一种PSI-GNP-PSII共轭物的设计,该共轭物可用作开发光驱动的、用于产生氢气的水分解纳米器件的平台,这种新型纳米器件可利用太阳能制氢的研究成果发表在《Biomedical Spectroscopy and Imaging》上。

太阳能被一些人认为是解决当前能源危机和全球变暖以及化石燃料过度消耗所带来的环境危机的最终办法。然而,这种取之不尽、用之不竭的清洁能源却难以捕获和储存。在一项新研究中,科学家提出利用太阳能通过分解水来生产氢气。

新型纳米器件可利用太阳能制氢

氢气是一种清洁、灵活的能源载体,主要由化石燃料生产。科学家们采用另一种方法,研究了植物和其他生物体如何利用光合作用将光能转化为化学能,这些化学能可以储存起来,以后根据需要释放出来,为生物体的活动提供能量。他们设计了一种金纳米粒子共轭物,可以作为一个平台,利用光驱动的水分解纳米器件来开发半人工光合作用系统,以产生氢气。

“植物和藻类的光合作用是将光和能量转换为生产可储存的化学能源的有效手段,”首席研究员日本名古屋大学Takumi Noguchi博士解释说。”人工光合作用,模仿自然光合作用,但直接产生酒精和氢气等燃料,而不是糖类,可能是解决我们能源问题的关键。”

在这项研究中,科学家们将蓝藻光系统I(PSI)和光系统II(PSII)复合物组装在金纳米粒子(GNP)上,通过基因修饰的组氨酸标签连接到PSI和PSII蛋白上,生成PSI-GNP-PSII共轭物,旨在开发一个分解水的纳米系统。它们是通过修改PSII-GNP共轭物的制备方法组装而成的。使用低温显微镜进行单粒子荧光测量以及常规的光学吸收和荧光测量,为生成的PSI-GNP-PSII共轭物中PSI和PSII复合物都结合在一起的单一GNP提供了明确的证据。

该研究小组此前曾表明,PSII核心复合物在PSII-GNP共轭物中保留了氧的进化活性,其中PSII复合物与电子受体侧的GNPs结合。也有报道称,PSI复合物与铂纳米粒子偶联时,利用供体的电子,在辐照后可以析出氢气。

“因此,我们在本研究中生成的PSI-GNP-PSII共轭物可以成为进一步开发利用太阳能从水中制氢的光驱动、分解水纳米器件的有用平台,”Noguchi博士总结道。(国际新能源网)

上一篇:

下一篇:


标签