2019年2月12日(農(nóng)歷2019年1月8日)，人造葉子問(wèn)世。人造仿生葉片示意圖。當(dāng)水從葉片底部蒸發(fā)時(shí)，二氧化碳進(jìn)入葉片。以涂有催化劑的光吸收器為核心的人造光系統(tǒng)可以利用陽(yáng)光將二氧化碳轉(zhuǎn)化為一氧化碳，將水轉(zhuǎn)化為氧氣。人造葉片模擬光合作用是指采用仿生葉片利用空氣中的水分和二氧化碳，在太陽(yáng)能作用下生成碳水化合物的過(guò)程。但是，即便是最先進(jìn)的人造葉片，也還只能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)工作——人造葉片使用的二氧化碳源為實(shí)驗(yàn)室容器中的加壓純二氧化碳。2019年2月12日，《ACS可持續(xù)化學(xué)與工程》雜志發(fā)文稱，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)的研究人員提出了一種新的設(shè)計(jì)方案，有望將人工樹葉從實(shí)驗(yàn)室?guī)У浆F(xiàn)實(shí)環(huán)境中。改良后的人造葉片將二氧化碳轉(zhuǎn)化為燃料的能力超過(guò)天然葉片近10倍。伊利諾伊大學(xué)化學(xué)工程助理教授、通信作者M(jìn)eeneshSingh說(shuō)：“目前，大多數(shù)人造葉片都只能在實(shí)驗(yàn)室中工作。為了讓人造葉片具備實(shí)際工程意義，必須使其能在低濃度(空氣和煙氣等)二氧化碳中工作?！毕霃娜嗽烊~片中分離出加壓的二氧化碳?那就必須找到一種方法來(lái)收集和濃縮空氣中的二氧化碳，以驅(qū)動(dòng)人工光合反應(yīng)。Singh和研究生AdityaPrajapati提出了問(wèn)題的解決方案。他們將傳統(tǒng)的人造葉片封裝在裝滿水的透明膠囊中。膠囊是由季銨鹽樹脂型半透膜制成的。這種薄膜可以使水在陽(yáng)光下蒸發(fā)掉。而當(dāng)水通過(guò)薄膜時(shí)，它會(huì)選擇性地從空氣中吸收二氧化碳。膠囊內(nèi)的人工光合作用裝置主要包含一種涂有催化劑的吸光器。催化劑能將二氧化碳轉(zhuǎn)化為一氧化碳，然后通過(guò)虹吸作用導(dǎo)出，作為合成燃料的原料。同時(shí)產(chǎn)生的氧氣則可以被收集起來(lái)或直接釋放到環(huán)境中。Singh說(shuō)：“通過(guò)將傳統(tǒng)的人造葉片包裹在這種特殊薄膜內(nèi)，整個(gè)裝置就能像天然葉子一樣在室外發(fā)揮作用了?！备鶕?jù)Singh等的計(jì)算結(jié)果，360片人工葉子(每片長(zhǎng)1.7米，寬0.2米)每天可以產(chǎn)生約0.5噸一氧化碳，并將其覆蓋面積(約500平方米)100米范圍內(nèi)空氣中的二氧化碳含量降低10%。Singh說(shuō)：“我們的設(shè)計(jì)使用了現(xiàn)成的材料和技術(shù)。只有讓人造葉片‘走出’實(shí)驗(yàn)室，才能讓其真正在減少溫室氣體方面發(fā)揮作用?！?