微生物自合成金属纳米材料驱动光发酵产氢

Light-assisted fermentative hydrogen production in an intimately-coupled inorganic-bio hybrid with self-assembled nanoparticles

氢能作为一种清洁的可再生能源是未来的重要发展方向，然而传统的制氢方法仍然需消耗大量化石能源，新兴的电/光化学制氢方法成本也普遍较高。生物法制氢能同时实现污水处理与产能，因此具有更好的可持续性和发展潜力，但传统的生物法受限于较低的转化效率。中国科大苏州高等研究院李文卫教授团队利用微生物自合成金属纳米材料的能力构建了新型生物-光催化复合系统，赋予了常规暗发酵微生物优异的光吸收能力。

该系统充分结合了半导体材料优异的光催化性能和生物细胞的高选择性及自我繁殖再生的优势，能同时利用生物能和光能，显著提高了产氢效率。该体系的一个重要特点是实现了半导体纳米材料的胞内自组装，因此突破了现有的胞外纳米材料-细胞复合系统跨膜电子传递的限制和人工合成纳米材料的生物兼容性限制，不仅比现有体系具有更高的光电子利用效率（光能转换效率高达27.6%），而且能有效利用胞内代谢产物实现光生空穴的有效清除，其产氢活性提高了2.6倍。李文卫教授团队的研究为氢能的可持续生产提供了新的思路，并有望拓展应用于其他燃料和化学品的绿色合成。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721028357