江苏大学提出一种用于太阳能制氢的无机-生物复合系统

近日，江苏大学施伟东教授团队与生物质能源研究院雍阳春教授团队合作在Advanced Energy Materials发表题为“A Periplasmic Photosensitized Biohybrid System for Solar Hydrogen Production”(doi: 10.1002/aenm.202100256)的研究论文。

光催化分解水产氢是一种理想氢能来源，如何理性设计催化体系从而获得理想的催化产氢性能是一项艰巨的任务。有研究发现，构筑无机纳米材料和微生物复合体系是提高催化性能的有效策略。但是，传统的无机-生物复合系统在跨膜电子传递过程中往往存在效率低下的问题，严重限制其光催化活性。

针对这一问题，该论文提出了一种细胞周质敏化的策略。通过将CuInS2/ZnS量子点(QDs)转位到表达周质氢化酶的希瓦氏菌(Shewanella oneidensis MR-1,SW)细胞中，构建了一个独特的周质光敏无机-生物杂合细胞(QDs/SW PPBS)复合体系，量子点光敏剂的光激发和电子传递过程同时发生在SW细胞的周质中，缩短了电子传递的距离，避免了跨膜过程中额外的能量损失，光催化性能较单独量子点提高了8.6倍。此外，该无机-生物复合体系具有良好的生物兼容性和稳定性，能够在45 h内高效持续产氢，是目前报道中最稳定的无机-生物复合系统。该工作为构建稳定的太阳能转化为化学能的全细胞无机/生物复合体系高效提供了一个新的见解和思路。

化学化工学院施伟东教授和生物质能源研究院雍阳春教授为论文共同通讯作者，化学化工学院罗必富和生物质能源研究院王彦斋为论文共同第一作者。

该研究工作获得国家自然科学基金、中德合作交流等项目的资助。