日前，材料學(xué)院“國家千人”計(jì)劃入選者、天津大學(xué)-日本國家物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)（NIMS）聯(lián)合研究中心、天津化學(xué)化工協(xié)同創(chuàng)新中心（2011計(jì)劃）能源與環(huán)境先進(jìn)光功能材料創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)葉金花教授及其課題組在利用人工光合成技術(shù)（Artificial Photosynthesis）高效制備太陽能燃料（Solar fuel）領(lǐng)域的研究取得重大突破，有關(guān)研究成果在化學(xué)領(lǐng)域國際頂級期刊德國應(yīng)用化學(xué)（Angew. Chem. Int. Ed.） 相繼發(fā)表。

利用太陽能及催化劑把CO2和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)太陽能燃料的人工光合成，是人類夢寐以求的實(shí)現(xiàn)碳的循環(huán)利用的一種理想綠色能源技術(shù)，其中，新型催化劑的設(shè)計(jì)與開發(fā)是提升太陽能轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵。葉金花教授課題組利用光與第Ⅷ族金屬納米粒子作用產(chǎn)生的局域表面等離子共振效應(yīng)，強(qiáng)化誘導(dǎo)電子激發(fā)及激子快速復(fù)合從而產(chǎn)生熱量，實(shí)現(xiàn)高效光熱催化CO2甲烷化，克服傳統(tǒng)光催化方法面臨的熱力學(xué)限制，從而獲得太陽能有機(jī)燃料產(chǎn)量的巨大突破，其轉(zhuǎn)換效率比傳統(tǒng)光催化方法提升6個數(shù)量級。該成果發(fā)表研究論文Photothermal Conversion of CO2 into CH4 with H2 over Group VIII Nanocatalysts: An Alternative Approach for Solar Fuel Production, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53: 11478-11482，并被評選為內(nèi)封面文章。

該課題組還利用Au-Cu合金助催化劑的協(xié)同效應(yīng)以及SrTiO3/TiO2同軸納米管陣列中電子快速傳遞的優(yōu)勢，采用水合阱作為CO2光還原反應(yīng)中的氫源，同時有效阻止Au-Cu助催化劑中Cu的氧化，從而極大提高CO2光催化還原效率。該成果發(fā)表研究論文Photocatalytic Reduction of Carbon Dioxide by hydrous hydrazine over Au-Cu Alloy Nanoparticles Supported on SrTiO3/TiO2 Coaxial Nanotube Arrays, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, DOI: 10.1002/anie.201409183，并獲得編輯組的一致認(rèn)可。

葉金花教授及其團(tuán)隊(duì)近十幾年來致力于高效太陽能化學(xué)轉(zhuǎn)換材料的設(shè)計(jì)、開發(fā)及其在光解水制備清潔能源氫、光還原CO2制備有機(jī)燃料及光降解有害有機(jī)物等方面的應(yīng)用，在Nature , Nature Materials, Phy. Rev. Lett., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Edit., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., ACS Nano等國際著名雜志上發(fā)表論文360余篇，獲得國際同行引用超過13000次。目前，葉金花教授作為首席科學(xué)家，正承擔(dān)國家重大基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目（973計(jì)劃）“基于半導(dǎo)體人工光合成的二氧化碳能源化研究”，上述工作受到該研究計(jì)劃的支持。