通过甲酸盐脱酶减少的工程电触媒和光触媒碳材料
Vivek M Badiani1,2, Carla Casadevall1, Melanie Miller1
1Yusuf Hamied Department of Chemistry, University of Cambridge, Lensfield Road, Cambridge, CB2 1EW, U.K.
Journal of the American Chemical Society
|July 28, 2022
概括
研究人员通过将酶与碳纳米材料集成,开发了可再生燃料合成的半人工方法. 带正电荷的碳支持增强的酶二氧化碳减少,实现高效的酸盐生产和高的光催化率.
科学领域:
- 生物有机化学
- 可再生能源
- 催化剂
背景情况:
- 半人工方法将酶和合成材料结合起来,
- 碳纳米管 (CNT) 和碳点 (a-CD) 等碳纳米材料被用于电触媒和光触媒.
- 酶固定和表面电荷对于优化催化活性至关重要.
研究的目的:
- 研究酶基质相互作用对二氧化碳减排的静电效应.
- 开发可再生燃料合成的高效生物混合催化剂.
- 在碳材料上优化甲酸脱酶 (FDH) 的固定.
主要方法:
- 从Desulfovibrio vulgaris Hildenborough对功能化的CNT和a-CD进行形式脱酶 (FDH) 的固定.
- 使用循环电压测量和时电压测量的电化学二氧化碳减排研究.
- 石英晶体微平衡和减弱的全反射红外光谱用于结合分析.
- 使用a-CD-FDH混合材料进行光催化二氧化碳减排测试.
主要成果:
- 在正电荷的CNT上FDH的固定使得高效的电化学二氧化碳降低 (>90%法拉达效率) 形成.
- 负电荷的CNT具有明显较低的催化活性.
- 一个功能性的CD-FDH混合光催化剂显示了高的光催化二氧化碳减排率 (转换频率:3.5 × 10^3 h^-1).
结论:
- 表面电荷对酶-电极和酶-光敏剂接口的效率起着至关重要的作用.
- 带正电荷的碳纳米材料提高了FDH减少二氧化碳的性能.
- 这项工作为设计可再生燃料合成的改进生物混合催化剂提供了基础.
