大邱慶北科學(xué)技術(shù)院(DGIST)能源科學(xué)與工程系的樸智英教授與慶北國(guó)立大學(xué)氫能與可再生能源系的車孝正教授聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，成功開發(fā)出一種利用咖啡成分(單寧酸)生產(chǎn)環(huán)保氫氣的新技術(shù)。這一研究成果近日發(fā)表在《應(yīng)用化學(xué)國(guó)際版》上。

研究團(tuán)隊(duì)通過控制熒光染料的自組裝和光學(xué)特性，利用單寧酸基金屬多酚聚合物良好的納米表面吸附特性，確定了光激發(fā)和電子轉(zhuǎn)移機(jī)制。基于這些發(fā)現(xiàn)，他們構(gòu)建了一個(gè)基于太陽能的生物氫生產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用帶有氫化酶的細(xì)菌實(shí)現(xiàn)了氫氣的生產(chǎn)。

人工光合作用模擬了自然光合作用過程，利用陽光生產(chǎn)氫氣等寶貴資源，作為一種可持續(xù)能源解決方案?jìng)涫荜P(guān)注。樸教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種能夠轉(zhuǎn)移類似于自然界葉綠素的電子的超分子光催化劑，并通過應(yīng)用基于單寧酸的金屬多酚納米涂層技術(shù)，提高了性能和耐久性。在可見光譜下，該催化劑每克每小時(shí)可生產(chǎn)約18.4毫摩爾氫氣，性能是使用相同熒光粉在先前研究中觀察到的5.6倍。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將新開發(fā)的超分子染料與能夠轉(zhuǎn)移電子的細(xì)菌Shewanella oneidensis MR-1相結(jié)合，創(chuàng)建了一種生物復(fù)合系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用陽光將抗壞血酸(維生素C)轉(zhuǎn)化為氫氣，并長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，展示了持續(xù)生產(chǎn)氫氣的能力。

樸教授表示，這項(xiàng)研究揭示了有機(jī)染料和人工光合作用的具體機(jī)制，未來有望通過結(jié)合功能性微生物和新材料，對(duì)基于超分子化學(xué)的新系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)研究。該研究由韓國(guó)國(guó)家研究基金會(huì)和韓國(guó)貿(mào)易、工業(yè)和能源部資助。