还记得中国科学家“天团”提出的“液态阳光”构想吗？
9月19日，中国科学院大学校长资深顾问施春风，中科院副院长、中科院院士张涛，国家自然科学基金委员会主任、中科院院士李静海，中国科学院院长、中科院院士白春礼等多位“大咖”在《焦耳》杂志上发表论文时提出，在化石燃料枯竭的未来，“液态阳光”可能是解决问题的关键。
“液态阳光”，即“太阳燃料”，指的是把阳光转化为可储存、可运用的液态燃料形式。
文章提出，如果人们希望像“拨动开关”那样自如轻松地使用太阳能，则需要开发一套系统，将来自太阳的能量转化为稳定可用的能量形态，以便于储存、运输并配送至终端使用者。
作者对“液态阳光”在未来得以实现持乐观态度。
不到一个月，10月16日，《自然-催化》上发表的一篇论文证明这种乐观是绝对值得的。
今天，我们要发布这个好消息，“液态阳光”构想正在从梦想变成现实。
光合作用中，植物利用太阳能将水裂解释放氧气、为生物合成提供电子和质子，并进行光合反应，这是人类梦寐以求的能源转化过程。
转化阳光的第一步是水氧化反应，自然界通过几十亿年的进化，“制造”了被称为“光系统II”的酶帮助完成这个反应。
如果要人工模拟光合作用，最好是人工合成出这个酶。
然而，由于其结构太复杂，生物学家费了很大的劲才用各种手段看清它的样子。
2016年9月，来自中科院生物物理研究所科学家采用了先进的冷冻电镜手段，解析了豌豆光系统II超级复合物的高分辨率电镜结构。（http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/5/346603.shtm）
长这样：
（来源：中科院生物物理所网站）
既然光系统II本尊结构复杂，难以复制，化学家转而考虑到作为一个催化剂的存在，它必然存在催化中心。
认识和复制催化中心，成为化学家攻关的课题。
2011年，日本学者通过高分辨率光系统II晶体结构研究，确认了该催化中心的结构。
研究显示，这种催化剂是四个锰离子和一个钙离子及多个氧原子组成的不对称金属簇，外周分布着复杂的配体。
2015年5月，来自中科院化学所的科研人员在《科学》杂志上发表论文，报告了其首次合成与光合作用水裂解催化中心类似的人工催化剂的工作。（http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2015/5/319109.shtm）
图中右边的结构：
（来源：中科院化学所网站）
总之，近年来，世界各国科学家都围绕光合作用第一步——水氧化的催化剂开展了工作。
10月16日，《自然-催化》杂志发文，中科院大连化学物理研究所研究员、中科院院士李灿带领科研团队发现了一种和自然光合作用催化剂活性相媲美的单核锰催化剂，水氧化活性高达每秒化学反应次数（TOF）200次以上。
单核锰催化剂示意图（来源：李灿课题组）
来听听我们对李灿的专访，看看他们是怎么做的：
李灿：“自然光合作用水氧化反应的催化剂是一个多核锰的化合物，由四个锰离子和一个钙离子及五个氧原子组成，催化活性为每秒钟发生化学反应次数（TOF）100至400次之间。
我们和许多科学家一样，沿着这一思路（编者注：“多核”的思路）寻找模拟自然光合作用的多核锰催化剂，并没有预测到单核锰催化剂会具有如此高的催化活性。”
研究人员将含锰的氧化物纳米颗粒固定在作为基体的氮化石墨烯上，在基体上逐步分散纳米颗粒，并测量其在不同分散程度下的催化活性。
他们意外发现，纳米颗粒尺寸越小，水氧化活性越高。
李灿：“按照这个思路，我们继续分散纳米颗粒，直至到单核尺度，其水氧化活性突跃上升到每秒钟发生化学反应200次以上。”
这是目前报道的多相催化剂水氧化最高的活性，也达到了自然光合作用水氧化多核锰催化剂的水平。
这也是李灿课题组在长达18年里围绕人工光合成关键科学问题的攻关取得的阶段性成果。
自2001年起，他带领的科研团队致力于人工光合成太阳燃料研究，在太阳能光催化、光电催化和电催化分解水制氢，以及二氧化碳加氢制甲醇等方面取得了进展，研发了系列具有自主知识产权的相关专利技术。
今年7月，该团队在兰州新区成功启动千吨级液态太阳燃料生产示范工程，标志着我国真正意义上开始了大规模液态太阳燃料生产过程的实践。
未来，此次发现的单核锰催化剂有望在该示范工程中应用。
相关论文信息：DOI: 10.1038/s41929-018-0158-6
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