自然光合与人工光合杂化体系研究进展

 基于人工和自然光合成中的科学问题，概述了光合作用中光能转化以及CO₂固定过程，并综述了光合膜蛋白、酶催化和全细胞耦合的自然-人工杂化光合体系的研究进展。提出通过自然与人工光合体系之耦合，认识和学习自然光合作用中太阳能转化的基础科学，从结构仿生与功能仿生工方面道法自然，发展高效的人工光合成体系。     

人工光合成太阳燃料制备途径及规模化

 从人工光合成太阳燃料的基本概念和反应过程、规模化太阳能分解水制氢的主要途径和可行性分析、人工光合成液态太阳燃料甲醇的技术路径及应用前景等方面，分析了人工光合成领域的发展现状。仿习自然光合作用基本过程，提出了通过“光反应”和“暗反应”耦合实现规模化人工光合成太阳燃料的新途径。     

人工光合成太阳燃料制备途径及规模化

 从人工光合成太阳燃料的基本概念和反应过程、规模化太阳能分解水制氢的主要途径和可行性分析、人工光合成液态太阳燃料甲醇的技术路径及应用前景等方面，分析了人工光合成领域的发展现状。仿习自然光合作用基本过程，提出了通过“光反应”和“暗反应”耦合实现规模化人工光合成太阳燃料的新途径。     

封面图片说明：太阳燃料开启绿色能源新时代

 模仿自然光合作用，科学家开发了人工光合成过程，即利用太阳能将水和CO₂等转化为甲醇等可直接使用的燃料，此类燃料因而被称为太阳燃料。人工光合成过程可以大幅度减少CO₂的排放，同时可获得新的绿色能源，对于开发和发展人工光合成太阳燃料科学与技术，达成《巴黎气候协议》中提出的，“本世纪下半叶实现温室气体净零排放”的目标，以及中国“将于2030年左右使CO₂排放达到峰值，2060年达到碳中和”的承诺，从根本上改善生态环境、拯救人类居住的地球家园具有重大而深远的意义。     

封面图片说明：太阳燃料开启绿色能源新时代

 模仿自然光合作用，科学家开发了人工光合成过程，即利用太阳能将水和CO₂等转化为甲醇等可直接使用的燃料，此类燃料因而被称为太阳燃料。人工光合成过程可以大幅度减少CO₂的排放，同时可获得新的绿色能源，对于开发和发展人工光合成太阳燃料科学与技术，达成《巴黎气候协议》中提出的，“本世纪下半叶实现温室气体净零排放”的目标，以及中国“将于2030年左右使CO₂排放达到峰值，2060年达到碳中和”的承诺，从根本上改善生态环境、拯救人类居住的地球家园具有重大而深远的意义。     

河口浮游硅藻光合作用动力学及生理生态学特性

在实验室中，模拟河口自然条件，培养浮游硅藻，测定各种光合作用动力学，生理生态学特征参数，结果包括：光合作用与辐照关系，光合作用能力、光合作用最大放氧量，光能利用率、光需要量，闪光光合产量，光合作用单位大小，光反应最短反应转换时间值以及藻类细胞的捕光潜能等，分析了主要参数的意义。     

氢能或电能驱动的人工光合作用固定CO2合成糖

基于酶工程原理,通过组合自然界存在的酶促生化反应,提出自然界不存在的人工光合作用暗反应途径,只需要使用H2或电再生NADH驱动转化CO2为糖或淀粉,避开了人工光合磷酸化再生ATP难题,而且理论效率高.这种使用能源人工合成糖的方法,也是粮食生产工业化的一种潜在方法,如果将其与太阳能光伏技术或产氢技术结合,就可以实现人工光合作用,利用太阳能将CO2转换为糖.     

光电与微生物结合的生物杂化光合体系生产聚β-羟基丁酸酯的研究进展

人工光合系统具有较高的光吸收率,但难以合成具有高附加值的化合物.微生物则可以利用自身的促进自我修复与复制、具有高特异性的生物酶催化合成各种高分子化合物.生物杂化光合体系结合两者优点,为化学品的合成提供了一条清洁高效、经济、可持续的发展途径.近年来,有科学家利用生物杂化光合体系生产生物可降解材料聚β-羟基丁酸酯,取得了初步成效.以下从光催化剂协同微生物杂化光合体系和微生物电合成体系两个方面,介绍了生物杂化光合体系生产聚β-羟基丁酸酯的研究进展,研究了利用该体系生产聚β-羟基丁酸酯的现存问题,并对其未来发展方向进行了展望.     

河口浮游硅藻Skeletonema costatum光合作用动力学及生理生态学特性

在实验室中，模拟河口自然条件、培养浮游硅藻Ｓｋｅｌｅｔｏｎｅｍａｃｏｓｔａｔｕｍ、测定各种光合作用动力学、生理生态学特征参数。结果包括：光合作用与辐照关系、光合作用能力、光合作用最大放氧量、光能利用率、光需要量、闪光光合产量、光合作用单位大小、光反应最短反应转换时间值以及藻类细胞的捕光潜能等，分析了主要参数的意义。     

嗜盐菌的紫色膜

植物通过光合作用为动物界提供植物性食料,为人类提供丰富的生产和生活资料。动物吃了绿色植物,又把其中经光合作用合成的有机物转化为人体健康所必需的高级蛋白质。这样,光合作用就成为人类社会赖以存在的基础。揭示并掌握这一作用的机制,是生物研究中的重要任务。它对认识自然界物质转化和能量转化的辨证规律,并利用这些规律来指导农业生产,提高作物产量,更有效地利用太阳能源等,都有积极意义。长期以来,叶绿素一直被认为是推动光合过程的唯一关键性化合物。新的光合机构——嗜盐菌紫色膜作用机制的发现,无疑是生物学,特别是分子生物学工作者所关心的大事。     

量子点人工光合成制氢研究进展

 综述了本研究组近年来量子点人工光合成制氢体系的研究进展，重点从量子点与氢化酶模拟化合物、量子点与过渡金属离子、量子点敏化光阴极3个方面分析了影响制氢效率的主要因素，指出对光生电荷（电子和空穴）的有效捕获是提高人工光合成分解水制氢效率的关键，并展望了未来人工光合成发展方向。     

太阳燃料：新一代绿色能源

 综述了燃料发展的历史、太阳燃料的发展起源及光解水制氢、CO₂光还原制化学品的科学研究总体进展情况与发展趋势，并结合我国人工合成太阳燃料科学研究概况，提出了发展新型高效光催化材料的合成方法学等发展建议。     

人工光合成机理的时空分辨光谱研究进展

 综述了时空分辨光谱技术在人工光合成机理研究中的主要结果和最新进展，揭示了人工光合成中光生电子和空穴的分离、复合和反应等过程，利用成像光谱直接观测光生电荷的空间分布及其作用规律。时空分辨光谱的表征结果很好地解释了催化剂晶相、助催化剂的担载、相结结构的构筑、晶面调控等策略在光电催化过程中的作用机制。     

量子点人工光合成制氢研究进展

 综述了本研究组近年来量子点人工光合成制氢体系的研究进展，重点从量子点与氢化酶模拟化合物、量子点与过渡金属离子、量子点敏化光阴极3个方面分析了影响制氢效率的主要因素，指出对光生电荷（电子和空穴）的有效捕获是提高人工光合成分解水制氢效率的关键，并展望了未来人工光合成发展方向。     

太阳燃料：新一代绿色能源

 综述了燃料发展的历史、太阳燃料的发展起源及光解水制氢、CO₂光还原制化学品的科学研究总体进展情况与发展趋势，并结合我国人工合成太阳燃料科学研究概况，提出了发展新型高效光催化材料的合成方法学等发展建议。     

人工光合作用研究现状

由于社会生产发展以及人类能源消耗需求的增加,能源危机与环境污染已成为当今社会所面临的重大问题。世界各国在解决能源危机问题上进行着不断的探索,在各种新能源(如水能、太阳能,氢能、核能等)研究中,人工光合作用以其高效转换太阳能、清洁无污染、产生稳定的生物能源等诸多优势引起世界各国的高度重视。介绍了自然光合作用的主要过程及涉及的化学反应,主要阐述了人工光合作用在解决能源危机和环境问题上的有效性和必要性,并且综述了人工光合作用的3个发展方向(水光解制氢、人工模拟光合作用生成碳水化合物、光合作用的基因改造)及其各自的国内外研究现状、研究中存在的问题,最后对人工光合作用的前景进行了展望,并对存在的问题提出了相应的对策。     

太阳能光催化分解水研究进展

 以太阳能光-化学转化中最为重要的反应-光催化分解水为核心，从光催化分解水的原理、半导体捕光材料、光生电荷分离策略、双助催化剂、Z机制分解水体系以及太阳能分解水制氢途径等方面，介绍了光催化分解水制氢的最新研究进展，并展望了其未来的发展趋势。