“我相信總有一天可以用水來作燃料，組成水的氫和氧可以單獨地或合在一起來使用，這將為熱和光提供無限的來源，所供給光和熱的強度是煤炭所無法達(dá)到的，水將是未來的煤炭。”1870年，吉爾斯·費恩在科幻小說《神秘島》中寫下了這段看似“夢囈”般的預(yù)言，但他終究沒能等來圓夢的一天。
一百多年后，這個由歐美學(xué)者提出、日本學(xué)者突破的科學(xué)研究，卻在中國學(xué)者的努力下率先躍出實驗室，化身為有可能商業(yè)化利用的“終極”新能源。
1月9日，南京大學(xué)鄒志剛教授、武漢理工大學(xué)余家國教授雙雙手捧證書站在北京人民大會堂，在此次國家科技獎勵大會上，光催化材料領(lǐng)域一舉奪得兩項自然科學(xué)二等獎。令人驚訝的是，他們竟來自同一個973項目團(tuán)隊。其中，鄒志剛等完成的《可見光響應(yīng)光催化材料及在能源與環(huán)境中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究》，是利用太陽可見光將水分解為氫和氧，轉(zhuǎn)化效率高達(dá)6％，為國際翹楚。
“氫有綠色燃料之稱，它取自于水，燃燒之后又回歸于水；它的燃值是汽油的3倍，火箭、高速賽車都把氫作為提升動力的最佳燃料。”鄒志剛談起氫能源十分興奮，“把氫作為人類的終極能源，這是一項夢一樣的技術(shù)！”
但是，目前獲得氫的最簡單途徑是電解法，即利用電將水分解為氫和氧，既不環(huán)保也不節(jié)能。怎樣用清潔的方法得到氫，成為全球科學(xué)家的一個夢。
1972年，日本東京大學(xué)的兩位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在紫外光照射下，二氧化鈦單晶電極能使水在常溫常壓下發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣和氧氣。彼時，正值中東石油危機爆發(fā)，這一發(fā)現(xiàn)無疑給那些正陷入能源危機恐慌的人們注入了一針“強心劑”。從此，“光分解水制氫”不僅成為科學(xué)研究的熱點，也深深地嵌入了全人類的新能源逐夢計劃。
而后的三十多年，盡管各國科學(xué)家做出了不懈的嘗試和努力，但僅占太陽光5％的紫外光，讓光分解水制氫的轉(zhuǎn)化率低得可憐。若想進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)化效率并有實際商用價值，只能向可見光方向突圍。
2001年，鄒志剛與合作者在這一領(lǐng)域書寫了一個大大的驚嘆號：他們把在氧化物超導(dǎo)材料領(lǐng)域所獲得的結(jié)晶物理學(xué)材料設(shè)計手法、經(jīng)驗、知識等應(yīng)用于光催化領(lǐng)域，首次在世界上成功地開發(fā)出可見光響應(yīng)型水全分解光催化劑，并發(fā)表在《自然》雜志；同一天，世界另一著名科學(xué)雜志《科學(xué)》，也以《水＋太陽＋新催化＝新能源》為標(biāo)題配發(fā)評論，稱“這是一個突破，雖然還有很多的工作要做，但是這一研究成果必將影響未來研究的整個過程”。
至此，費恩的科幻小說中，被人們稱之為“夢一樣的技術(shù)”開始照進(jìn)現(xiàn)實。
光催化技術(shù)不僅在能源領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景，在環(huán)保方面也大有用武之地。目前，這一技術(shù)在福州大學(xué)付賢智院士的帶領(lǐng)下已在我國多地的廢水處理及空氣凈化中得到成功應(yīng)用，他們也是同一個973團(tuán)隊的成員。
在973項目的支持下，我國的光催化技術(shù)取得長足進(jìn)展，前景愈加可期：該團(tuán)隊在國際上率先開展了人工模擬植物光合作用研究，他們以水和二氧化碳為原料，成功將二氧化碳轉(zhuǎn)化成碳?xì)淙剂?mdash;—甲烷等。不僅創(chuàng)造了一個清潔的碳循環(huán)路徑，也引來國外同行的跟蹤研究。
此外，該團(tuán)隊還在國際上率先開展光催化分解海水研究，他們利用無限的太陽光和無盡的海水制得氫能，進(jìn)而反應(yīng)產(chǎn)生淡水，這對解決世界范圍內(nèi)的淡水危機也將是一大福音。
國家自然科學(xué)二等獎的取得給了這個973項目團(tuán)隊更大的動力，也推動光催化技術(shù)在原有研究的基礎(chǔ)上派生出新的研究方向。
“預(yù)計到第二期973項目結(jié)題時，我們的光催化水解制氫轉(zhuǎn)化率將達(dá)到8％，接近美國能源部制定的10％商業(yè)化利用目標(biāo)，中國人有望率先實現(xiàn)人類百年前的夢想。”鄒志剛說，“但氫能源生產(chǎn)出來之后怎么辦？為此，我們下一步也將進(jìn)行燃料電池等方面技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)，最終達(dá)到低成本、高效率且環(huán)境友好地產(chǎn)生和利用氫能源。”
