人工光合作用利用了被遗忘的阳光能量的一半

一种半导体已经被创造出来，它可以利用红外光为人工光合作用反应提供动力。这种光催化剂可以将二氧化碳分解成一氧化碳和氧气，这可能是一种充分利用太阳能的新方法。

模仿植物利用太阳能将二氧化碳和水转化为碳氢化合物和氧气的技术因其可持续化学生产的潜力而备受追捧。而人工光合作用系统已经更高效的但到目前为止，还没有一种植物能够利用红外光——尽管事实上，到达地球的太阳能大约有一半来自红外光。

“自1978年第一份二氧化碳光还原报告以来，占太阳能近50%的红外光从未被用于将二氧化碳减少到燃料中。”这可能是由于红外线的能量相对较低，因此不能推动二氧化碳的整体分裂，”中国科学技术大学的科学家说易谢．

然而，谢和她的团队现在已经开发出一种由缺氧WO制成的半导体_3.这些层能够吸收红外线，并利用这些能量为二氧化碳分裂反应提供动力。在半导体材料中引入氧空位会产生一个中间能带能级，使反应能够发生。

“具有足够小的带隙来吸收IR光的半导体不具有足够的氧化还原电位来进行光催化，如水裂解或二氧化碳还原，”他说第一部王他在澳大利亚昆士兰大学(University of Queensland)研究太阳能转换材料，没有参与该项目。非常令人鼓舞的是，在这项工作中，谢和她的同事精心地在超薄的立方体-wo中诱导了氧空位_3.层来产生中间波段，可以有效地吸收波长高达数千纳米的红外光，”他补充道。

这意味着电子在吸收能量小于带隙的光子后，可以从价带激发到中间带，再从中间带激发到导带。谢教授说:“因此，低能量的红外光可以用来驱动二氧化碳分解成一氧化碳和氧气。”

令人欣慰的是，谢的团队表明，他们的半导体的催化活性在没有失活的情况下继续存在，即使经过三天的测试。这种材料在投入商业应用之前，还需要提高其转换效率，但这项工作表明，迄今为止阻碍红外光用于人工光合作用的理论障碍实际上是可以克服的。

“尽管对能带理论等基本机制的深入理解可能需要进一步的研究，但很明显，这项创新工作为提高太阳能的利用效率提供了一个新的重要方向，”王说。“这可能会引领新一代人工光合作用技术的发展。”