近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李燦院士、丁春梅副研究員等通過(guò)耦合硫化鎳電催化劑和分子催化劑，實(shí)現同時(shí)高效光電催化NAD（P）H輔酶再生，并揭示了其中的協(xié)同質(zhì)子耦合電子轉移機制，仿生模擬了酶催化NAD（P）+還原功能等。相關(guān)成果發(fā)表于《美國化學(xué)會(huì )志》。
自然光合作用中，光系統II將水氧化，產(chǎn)生的電子和質(zhì)子在光系統I末端的FNR酶催化作用下被儲存為NADPH還原力和ATP能量貨幣，進(jìn)而實(shí)現酶催化二氧化碳還原等暗反應。李燦團隊師法自然，長(cháng)期致力于光催化和光電催化人工光合成研究，提出“人工光反應+仿生暗反應”的人工光合成策略，通過(guò)光反應將能量?jì)Υ嬖陔姾蓚鬏斆浇榉肿踊螂x子中，與下游暗反應耦合，以實(shí)現高值化學(xué)品或太陽(yáng)燃料的可控合成。
NAD（P）H輔酶是重要的電荷傳輸介質(zhì)和能量載體，NAD（P）H給出電子和質(zhì)子后自身變?yōu)檠趸瘧B(tài)NAD（P）+，如何通過(guò)人工催化實(shí)現高效NAD（P）H再生循環(huán)一直是個(gè)難題。
團隊通過(guò)耦合硫化鎳電催化劑和均相Rh分子催化劑，發(fā)現硫化鎳作為協(xié)同質(zhì)子耦合電子轉移媒介體可促進(jìn)Rh-H活性物種形成，巧妙模擬了酶催化NADP+還原的功能和機制，實(shí)現同時(shí)高活性、高選擇性光電催化NAD（P）H再生，1,4-NAD（P）H選擇性大于99%，轉化率100%。
基于此，團隊建立了通過(guò)耦合質(zhì)子還原電催化劑（硫化物或金屬）和均相分子催化劑進(jìn)行高效光電催化NAD（P）H再生的普適性策略，并驗證了光電催化再生的NAD（P）H可用于氫化暗反應。
這一成果為后續耦合酶催化暗反應、構建集成人工光合成體系奠定了重要基礎。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.4c00994
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