人工光合作用是将二氧化碳转化为清洁能源的重要方法。这种方法通过模拟自然光合作用，利用太阳能将二氧化碳和水转化为高能量密度的燃料。然而，人工光合作用如何实现光生电子与空穴的同步利用，一直是二氧化碳资源化转化的核心难题。中国科学院地球环境研究所空气净化新技术团队提出了一种通用策略，成功突破了上述瓶颈。相关成果近日在线发表于国际期刊《自然·通讯》。
在光合作用过程中，光生电子与空穴必须被同时且有效地利用，如果电子和空穴有一方“偷懒”或电子与空穴提前复合，转化效率就会大打折扣。该研究团队模仿植物暂存光生电子的生理机制，设计出具有电子存储功能的银修饰三氧化钨材料。这种材料如同“充电宝”，可以先把电子存起来，等到需要时再把电子放出来。通过精准调控电子释放过程，实现了二氧化碳与水在自然光下的高效协同转化。
实验表明，该材料与催化活性组分酞菁钴复合后，二氧化碳转化效率可较使用纯催化剂时提升近百倍。该策略具有良好通用性与可扩展性，可适配多种复合催化剂体系，为利用太阳能规模化转化二氧化碳、生产清洁能源提供了可行技术路径。
