图片：半导体磷化镓与钴肟催化剂相连接形成的廉价的光阴极仿生叶片，可以产生具有能量密度的燃料

伯克利国家实验室联合光合作用研究中心（JCAP）的最新研究显示，设计用来存储太阳能的氢的混合材料中，近90%的电子都被存储在了目标氢分子中。该项研究成果已发表于Physical Chemistry Chemical Physics杂志上。 

伯克利实验室的物理生物科学部化学家Gary Moore带领他的研究小组，通过对独特的光阴极材料进行效率分析，开发了从阳光中催化生产氢燃料的方法。这种材料，是由半导体磷化镓与具有一个产氢分子的钴肟（cobaloxime）催化剂相连接形成的混合物，具有使用人工光合作用生产可再生太阳能燃料的潜力。 

研究人员指出，由于太阳光是间歇可用的，因此需要找到整夜利用太阳光的方法。使用燃料的化学键存储太阳能提供了较大的功率密度，这是现代运输系统中必不可少的。科学家们通过研究发现，将可见光的吸收和氢的生产结合在单一材料中的方法可以光激发电子，存储在化学键中。 

仿生叶片产生具有能量密度的燃料无非是通过太阳、水和二氧化碳，没有氧以外的副产品，代表一种理想的化石燃料的可再生能源替代品。但是，实现这一人工光合作用需要一些技术突破，包括高性能的光阴极材料，可以单纯从阳光中催化燃料生产。磷化镓可以吸收可见光，比只吸收紫外线的半导体能够产生数量更高的光电流。此外，与目前大多数太阳能燃料发电机所用的铂催化剂相比，钴肟催化剂是一种相对低廉的金属催化剂。这种方法的新颖之处是使用了分子催化剂元件与可见光吸收半导体相连结。研究人员通过效率分析证实了这种光阴极的光吸收元件是获得较高电流密度的重要瓶颈。研究结果表明，太阳光子撞击混合半导体表面的总数，经过测量在太阳光谱整个波长范围（200到4000纳米）内只有1.5%可以增加光电流量。这说明利用光吸收和改进的光谱范围是一个良好的开端，同时也必须开发快速、有效地催化剂以及新的附件化学品。这种模块化装配方法提供了一个可行的策略以测试新材料的组合。

程 静 摘译自：http://newscenter.lbl.gov/science-shorts/2014/03/07/promising-news-for-solar-fuels/  

原文检索：Alexandra Krawicz, Diana Cedeno, Gary F. Moore. Energetics and Efficiency Analysis of a Cobaloxime-Modified Semiconductor at Simulated Air Mass 1.5 Illumination. Physical

Chemistry Chemical Physics, 2014; DOI: 10.1039/C4CP00495G.