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5月6日，南京大學(xué)網(wǎng)站發(fā)布消息，南京大學(xué)鄒志剛院士、姚穎方教授團(tuán)隊與香港中文大學(xué)(深圳)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合作，發(fā)現(xiàn)嫦娥五號帶回的月壤樣本中，一些成分可作為催化劑，在太陽光作用下，將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣、氫氣、甲烷和甲醇。
作為月球上最豐富的資源之一，采用月壤作為地外人工光合成催化材料，是月球原位資源利用的重要組成部分。與地球上的催化劑相比，月壤或月壤提取成分作為月球上的人工光合成催化劑，可以大大降低航天器的載荷和成本。嫦娥五號月球樣品為實現(xiàn)地外人工光合成提供了一個很好的機會。
嫦娥五號月壤是月球表面非常年輕的玄武巖，這種礦物中富含鐵、鈦等人工光合成中常用的催化劑成分。研究團(tuán)隊采用機器學(xué)習(xí)等方法，對月壤材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多次分析，明確嫦娥五號月壤中主要的晶體成分大約有24種，其中作為人工光合成的良催化劑有鈦鐵礦、氧化鈦、羥基磷灰石、以及多種鐵基化合物等8種。同時，月壤表面具有豐富的微孔和囊泡結(jié)構(gòu)，這種微納結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高了月壤的催化性能。
研究團(tuán)隊進(jìn)而采用月壤作為光伏電解水、光催化水分解、光催化二氧化碳還原、以及光熱催化二氧化碳加氫等反應(yīng)的催化材料，評估其性能。研究表明，月壤在光伏電解水和光熱催化二氧化碳加氫反應(yīng)中具有較高的性能和選擇性。
基于以上分析，研究團(tuán)隊針對月球環(huán)境，提出利用月壤實現(xiàn)地外人工光合成的可行策略與步驟。即利用月球夜間的極低溫度(-173°C)，通過凝結(jié)將二氧化碳從人類呼吸空氣中直接分離。然后嫦娥五號月壤作為水分解的電催化劑和二氧化碳加氫的光熱催化劑，將呼吸廢氣、月球表面開采的水資源等轉(zhuǎn)化為氧氣、氫氣、甲烷和甲醇。
這項工作為建立適應(yīng)月球極端環(huán)境的原位資源利用系統(tǒng)提供了潛在方案，并且只需要月球上的太陽能、水和月壤?；谠撓到y(tǒng)，人類或可實現(xiàn)“零能耗”的地外生命保障系統(tǒng)，真正支持月球探測、研究和旅行。
南京大學(xué)于2021年9月7日發(fā)布消息稱，南京大學(xué)迎來了中國嫦娥五號取回的月球1克土壤。南京大學(xué)環(huán)境材料與再生能源研究中心召開“月壤歡迎儀式暨月壤研究啟動會”，熱烈歡迎月壤“落戶”南京大學(xué)。在獲得月壤的13家單位中，該校是唯一研究月壤改造和催化利用，實現(xiàn)月球資源原位利用和地外能源轉(zhuǎn)換的單位。
