煙酰胺類輔因子（NADH）作為氧化還原酶催化的“能量貨幣”，通過傳遞質(zhì)子和電子參與氧化還原反應，在酶催化生物制造過程中扮演著不可或缺的角色。利用廉價、豐富且可再生的太陽能驅(qū)動輔酶NADH再生，具能量來源清潔、環(huán)境友好、過程可控等優(yōu)勢。而光驅(qū)動輔酶NADH再生過程屬典型的加氫過程，涉及電子傳遞、質(zhì)子傳遞和分子傳遞，其效率可通過三者的獨立調(diào)控或協(xié)同調(diào)控來強化提升，屬于化工“新三傳”思想的研究范疇。
近日，天津大學姜忠義教授、石家福教授研究團隊通過對氮化碳進行體相與表面協(xié)同修飾，開發(fā)了銠復合物修飾多孔氮化碳（Rh*-PCN）催化劑，實現(xiàn)了光生電子的定向、快速傳遞，輔酶NADH再生性能顯著提升。其中，體相修飾構(gòu)建的多孔網(wǎng)絡實現(xiàn)氮化碳內(nèi)光生電子的定向傳輸，而表面修飾形成的銠復合物層縮短了氮化碳與助催化劑間的電子傳輸距離。通過雙工程協(xié)同修飾使Rh*-PCN獲得了16.80 mmol gcat-1 h-1的輔酶NADH初始再生速率；當與谷氨酸脫氫酶耦合時，該體系在不同電子供體（三乙醇胺/乳酸）中均可實現(xiàn)L-谷氨酸的高效合成。本研究不僅建立了協(xié)同調(diào)控電子傳輸方向與路徑的方法，更拓寬了酶-光耦合催化體系中電子供體的選擇范圍，還為發(fā)展新型人工光合系統(tǒng)提供了一種優(yōu)異的輔酶再生催化劑。 論文信息 Bulk- and Surface-Engineered Carbon Nitride with Promoted Electron Transfer for NADH Regeneration and Artificial Photosynthesis Jiafu Shi, Chen Tao, Zhuo Wang, Yexin Dai, Shaohua Zhang, Jing Li, Yu Chen, Xinyu Mao, Zhongyi Jiang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202424995
