研究概述

Journal of the American Chemical Society

开发新的方法来设计光生生物催化反应对于人工光合作用至关重要，但由于生物催化剂与光催化剂的内在不相容性，这仍然是一个巨大的挑战。近日，山西大学杨恒权教授、邹后兵教授发表研究论文，在这项工作中，光催化剂和酶被空间定位在Pickering液滴界面，精心调控了反应微环境和两种不同催化剂之间的空间距离，以实现前所未有的光生生物催化级联反应。作为概念的证明，载有金纳米颗粒的超薄石墨烯氮纳米片被精确定位在Pickering油滴的外部界面层，以在光照下产生H2O2，而酶则被精确放置在内部界面层，使用原位形成的H2O2作为氧化剂催化随后的生物催化氧化反应。在烯烃环氧化和硫醚氧化中，研究团队的界面光生生物催化级联反应显示出比水相中的光生生物催化级联反应高2.0-5.8倍的整体反应效率。实验证明，在Pickering油滴界面上光催化剂和酶的空间定位不仅提供了它们各自优越的反应环境和密切的H2O2传输距离，而且还保护了酶不受光生产生物活性物种引起的氧化失活。这些显著的界面效应有助于显著提高光生生物催化级联效率。研究的工作提出了一种创新的光生生物催化反应系统，具有多重益处，为通过光生物催化实现太阳能驱动的化学转化提供了前沿平台。

该研究工作以“Enhanced Photobiocatalytic Cascades at Pickering Droplet Interfaces”为题，发表在《Journal of the American Chemical Society》上。

文章信息

Journal of the American Chemical Society

Enhanced Photobiocatalytic Cascades at Pickering Droplet Interfaces. Ke Li, Houbing Zou*, Xili Tong, and Hengquan Yang*. J. Am. Chem. Soc. 2024, https://doi.org/10.1021/jacs.4c01834