利物浦大學(The University of Liverpool)在工程生物學和清潔能源方面取得了重大進展。一組研究人員開發了一種創新的光驅動混合納米反應器,將自然效率與尖端的合成精度結合起來,生產氫——一種清潔和可持續的能源。
這項研究發表在《ACS Catalysis》雜志上,展示了一種開創性的人工光催化方法,解決了利用太陽能生產燃料的關鍵挑戰。雖然自然界的光合作用系統已經進化到最佳的陽光利用,但人工系統一直在努力達到類似的性能。
“混合納米反應器”是新型生物材料和合成材料結合的產物。它將重組α-羧基體殼(細菌的天然微室)與微孔有機半導體結合在一起。這些羧基體外殼保護敏感的氫化酶,這些酶在產生氫氣方面非常有效,但容易被氧鈍化。包封這些酶確保持續的活性和效率。
利物浦大學微生物生物能量學與生物工程系主任Luning Liu教授與化學系教授、利物浦大學材料創新工廠主任安迪·庫珀(Andy Cooper)進行了合作。他們的團隊一起合成了一種微孔有機半導體,用作光收集天線。這種半導體吸收可見光,并將產生的激子轉移到生物催化劑上,從而驅動氫的產生。
Luning Liu教授說:“通過模仿自然光合作用的復雜結構和功能,我們創造了一種混合納米反應器,它將合成材料的廣泛光吸收和激子產生效率與生物酶的催化能力相結合。這種協同作用使生產氫使用光作為唯一的能源。”
這項最新研究具有重大意義,有可能消除對昂貴的貴金屬(如鉑)的依賴,為傳統合成光催化劑提供一種具有成本效益的替代品,同時達到相當的效率。這一突破不僅為可持續制氫鋪平了道路,而且具有更廣泛的生物技術應用潛力。
材料創新工廠主任安迪·庫珀教授總結道:“在大學院系之間合作取得這些成果真是太棒了。這項研究令人興奮的發現為制造仿生納米反應器打開了大門,它在清潔能源和酶工程中有著廣泛的應用,為碳中和的未來做出了貢獻。”
(素材來自:The University of Liverpool 全球氫能網、新能源網綜合) |