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近日，江蘇大學(xué)施偉東教授團隊與生物質(zhì)能源研究院雍陽春教授團隊合作在Advanced Energy Materials發(fā)表題為“A Periplasmic Photosensitized Biohybrid System for Solar Hydrogen Production”(doi: 10.1002/aenm.202100256)的研究論文。

光催化分解水產(chǎn)氫是一種理想氫能來源，如何理性設(shè)計催化體系從而獲得理想的催化產(chǎn)氫性能是一項艱巨的任務(wù)。有研究發(fā)現(xiàn)，構(gòu)筑無機納米材料和微生物復(fù)合體系是提高催化性能的有效策略。但是，傳統(tǒng)的無機-生物復(fù)合系統(tǒng)在跨膜電子傳遞過程中往往存在效率低下的問題，嚴(yán)重限制其光催化活性。


針對這一問題，該論文提出了一種細胞周質(zhì)敏化的策略。通過將CuInS2/ZnS量子點(QDs)轉(zhuǎn)位到表達周質(zhì)氫化酶的希瓦氏菌(Shewanella oneidensis MR-1,SW)細胞中，構(gòu)建了一個獨特的周質(zhì)光敏無機-生物雜合細胞(QDs/SW PPBS)復(fù)合體系，量子點光敏劑的光激發(fā)和電子傳遞過程同時發(fā)生在SW細胞的周質(zhì)中，縮短了電子傳遞的距離，避免了跨膜過程中額外的能量損失，光催化性能較單獨量子點提高了8.6倍。此外，該無機-生物復(fù)合體系具有良好的生物兼容性和穩(wěn)定性，能夠在45 h內(nèi)高效持續(xù)產(chǎn)氫，是目前報道中最穩(wěn)定的無機-生物復(fù)合系統(tǒng)。該工作為構(gòu)建穩(wěn)定的太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的全細胞無機/生物復(fù)合體系高效提供了一個新的見解和思路。

化學(xué)化工學(xué)院施偉東教授和生物質(zhì)能源研究院雍陽春教授為論文共同通訊作者，化學(xué)化工學(xué)院羅必富和生物質(zhì)能源研究院王彥齋為論文共同第一作者。

該研究工作獲得國家自然科學(xué)基金、中德合作交流等項目的資助。

原標(biāo)題：江蘇大學(xué)提出一種用于太陽能制氫的無機-生物復(fù)合系統(tǒng)