熊 威 冯建勇 马为民 赵 劲 李朝升 邹志刚＊，，，5

(1南京大学物理学院，固体微结构物理国家重点实验室，人工微结构科学与技术协同创新中心，环境材料与再生能源研究中心，南京 210093)

(2南京大学现代工程与应用科学学院，南京 210093)

(3上海师范大学生命科学学院，上海 200234)

(4南京大学化学化工学院，配位化学国家重点实验室，南京 210023)

(5南京大学物理学院，江苏省纳米技术重点实验室，南京 210093)

0 引 言

能源和环境危机已成为全球性的问题，而目前很多环境问题，恰是由于对化石能源的不合理利用造成的，因此应对能源与环境危机的关键在于如何解决能源问题。开发和利用清洁可再生能源作为应对能源和环境问题的重要解决方案已在全球范围内达成共识，而太阳能作为一种理想的可再生能源，实现太阳能到化学能的高效转换一直是科学家们追求的目标[1-8]。自然界可以通过光合作用储存太阳能，在这个过程中利用太阳光将水和二氧化碳转变为碳水化合物和氧气。利用人造材料模拟自然光合作用也能实现太阳能-化学能的转化，但是人工光合作用系统目前主要以氢气的形式将太阳能储存下来[2，6，8]，尚不能通过二氧化碳固定实现完整的卡尔文循环[9]。相比于自然光合系统，人工光合系统具有更强的可设计性和更大的太阳光波长利用范围，但是自然光合系统具有更强的催化选择性。因此，近年来一些研究人员开始尝试通过人工光合系统的功能组分(光吸收层，光电极)与自然的催化体系协同复合来实现太阳能到化学能的转化，为实现自然光合作用与人工光合作用的耦合提供了一种新的策略，这种新的太阳能-化学能转化模式通常被称为半人工光合作用。……