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耦合硫化鎳電催化劑和分子催化劑，實(shí)現(xiàn)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(zhuǎn)移機(jī)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(tǒng)II將水氧化，產(chǎn)生的電子和質(zhì)子在光系統(tǒng)I末端的FNR酶催化作用下被儲(chǔ)存為NADPH還原力和ATP能量貨幣，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)酶催化二氧化碳還原等暗反應(yīng)。李燦團(tuán)隊(duì)師法自然，長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(yīng)+仿生暗反應(yīng)”的人工光合成策略，通過光反應(yīng)將能量儲(chǔ)存在電荷傳輸媒介分子或離子中，與下游暗反應(yīng)耦合，以實(shí)現(xiàn)高值化學(xué)品或太陽燃料的可控合成。
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）+，如何通過人工催化實(shí)現(xiàn)高效NAD（P）H再生循環(huán)一直是個(gè)難題。
團(tuán)隊(duì)通過耦合硫化鎳電催化劑和均相Rh分子催化劑，發(fā)現(xiàn)硫化鎳作為協(xié)同質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)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(jī)制，實(shí)現(xiàn)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(zhuǎn)化率100%。
基于此，團(tuán)隊(duì)建立了通過耦合質(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(yàn)證了光電催化再生的NAD（P）H可用于氫化暗反應(yīng)。
這一成果為后續(xù)耦合酶催化暗反應(yīng)、構(gòu)建集成人工光合成體系奠定了重要基礎(chǔ)。
來源：中國科學(xué)報(bào)
評(píng)論