大邱慶北科學技術院(DGIST)能源科學與工程系的樸智英教授與慶北國立大學氫能與可再生能源系的車孝正教授聯(lián)合研究團隊，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。這一研究成果近日發(fā)表在《應用化學國際版》上。

研究團隊通過控制熒光染料的自組裝和光學特性，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)和電子轉移機制。基于這些發(fā)現(xiàn)，他們構建了一個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菌實現(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)能源解決方案備受關注。樸教授團隊開發(fā)出一種能夠轉移類似于自然界葉綠素的電子的超分子光催化劑，并通過應用基于單寧酸的金屬多酚納米涂層技術，提高了性能和耐久性。在可見光譜下，該催化劑每克每小時可生產(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。

研究團隊進一步將新開發(fā)的超分子染料與能夠轉移電子的細菌Shewanella oneidensis MR-1相結合，創(chuàng)建了一種生物復合系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用陽光將抗壞血酸(維生素C)轉化為氫氣，并長期穩(wěn)定運行，展示了持續(xù)生產(chǎn)氫氣的能力。

樸教授表示，這項研究揭示了有機染料和人工光合作用的具體機制，未來有望通過結合功能性微生物和新材料，對基于超分子化學的新系統(tǒng)進行后續(xù)研究。該研究由韓國國家研究基金會和韓國貿(mào)易、工業(yè)和能源部資助。